早期习画1897年，生于浙江宁海县冠庄村。

1903年，生母病故。是年夏，入村中私塾读书。文章日课之外，喜欢写字，热心于临摹《三国演义》、《水浒传》等小说插图。

1915年至1920年，于浙江省立第一师范学校读书。

1920年春，参加浙一师进步。夏，毕业，回宁海下正学高小教书。工作之余刻苦自习绘画、书法、诗词、篆刻。 为赵平福（柔石）作《疏林寒鸦》、《晚山疏钟》。

1923年春，任教于上海女子工校。夏，兼任上海美专中国画系国画习作课和理论课教师。结识吴昌硕、王一亭、黄宾虹、吴茀之、朱屺瞻，画风向吴昌硕接近，由原先的恣肆挥洒向深邃蕴藉发展。作《秋华湿露》等。改天授为天寿。编写画史1924年，任上海美专教授，着手编著《中国绘画史》。

1926年7月，所编《中国绘画史》。由商务印书馆出版。

1928年初春，应邀担任杭州国立艺术院中国画主任教授，兼书画研究会指导教师。自此一直定居杭州。同时兼任上海美专、新华艺专等校授课教师。

1932年，并出版二集《白社画集》，参加新华艺专教授近作展览。

1933年，作品参加徐悲鸿在法国巴黎主持的中国近代绘画展览。10月17日到22日，白社第二届画展在中央大学礼堂举行。修改《中国绘画史》，编写《中国书法史》初稿。

1936年，所编《中国绘画史》经修改后再版，列入大学丛书。8月，白社第四届画展在苏州公园图书馆举办。作《梦游黄山》。

1937年4月1日，潘天寿作品《墨猫》、《行书立轴》在南京美术陈列馆举办的第二届全国美术展览会展出。《江洲夜泊图》在中国画会第六届展览会展出。

1943年，编写《中国画院考》。整理历年诗作，编为《听天阁诗存》付梓。作《秋酣》、《行书画论手卷》。任教生涯1944年至1947年，任国立艺术专科学校校长，

1949年后，历任中国美术家协会、浙江省文联、美协浙江分会主席、中央美术学院华东分院副院长、浙江美术学院院长，为第一、二、三届全国代表，中国文联委员。

1950年，任中央美术学院华东分院民族美术研究室主任，与吴茀之竺一起大量收购、鉴定民间藏画，分类造册，装裱修整，充实院系收藏，为教学提供了充分的直观教材。作人物画《踊跃争缴农业税》、《文艺工作者访问贫雇农》、《种瓜度春荒》。

1955年，作《对于文艺思想的体会》的发言，明确提出了自己对于发展民族艺术的主张。作《灵岩涧一角》、《梅雨初晴》。

1957年，在《美术》1957年第1期上发表《回忆吴昌硕先生》一文。在《美术研究》1957年第1期上发表《吴道子的生平概况》，第4期上发表《谁说中国画必然淘汰》。作《记写雁荡山花》、《莹莹山水》。晚年时期1959年4月1日在《文汇报》上发表《要有更美的画》。撰写《花鸟画简史》初稿。应邀以《鹫鹰》、《小篷船》、《江天新霁》等作品参加苏联举办的《我们同时代人》展览。

1961年4月，在北京全国高等院校文科教材会议上，提出中国画系人物、山水、花鸟三科分科教学的建议，写《中国画系人物、山水、花鸟三科应该分科学习的意见》。

1962年4月，在《东海》杂志1962年10月号上发表《谈黄宾虹山水画的成就》。为缅甸驻华大使馆作《雨霁》。

1963年元旦，潘天寿画展由上海美协、中国画院主办，在上海美术馆展出。在潘天寿主持下，学生马进良（敬良）等协助，美院正式成立书法篆刻科。

1965年春，随学校师生到上虞县参加农村社教运动。

1966年6月初，文化大爆发，被关进牛棚监禁达三年之久。

1969年初，被押往家乡宁海县等地游斗，回杭州途中在一张香烟壳纸背面写下最后首诗：“莫此笼絷狭，心如天地宽。是非在罗织，自古有沉冤。”4月，重病中被押往工厂劳动。由于心力衰竭引起昏迷，送医院抢救，此后即卧床不起。

1970年8月，因得不到及时、认真的治疗，出现严重血尿。

1971年9月5日，天明前潘天寿逝世。