他的壹生歷宋元之變，仕隱兩兼，大致可分為以下六個階段：
壹、青少年時期（壹歲至三十三歲）。趙孟頫青少年時期是在坎坷憂患中度過。他雖為貴胄，但生不逢時，南宋王朝其時已如大廈將傾，朝不保夕。他的父親趙與訔官至戶部侍郎兼知臨安府浙西安撫使，善詩文，富收藏，給趙孟頫以很好的文化熏陶。但趙孟頫十壹歲時父親便去世了，家境每況愈下，度日維艱。他在兄弟中排行第七，又系偏房丘氏所出，在封建大家庭中地位較低。雖然剛成年時趙孟頫以父蔭補任真州（今屬江蘇鎮江）司戶參軍，可是連這頂微不足道的烏紗帽也沒戴多久，便隨著南宋的滅亡而丟失。二十三歲正值壯誌淩雲之際，他卻閑居裏中，無所事事。
所幸趙孟頫的母親較有眼光，她聲淚俱下地對趙孟頫說：“妳是庶出，父親死後又遭改朝換代之變，條件惡劣，生活困難。元朝統壹後，壹定需要人才，妳要爭口氣，好好讀書，才能出人頭地，為朝廷所用。不然我們母子便真的沒有前途了！”在母親的激勵下，趙孟頫向當地名儒敖繼學習經史，向錢選學習畫法，經過十年的發奮努力，學問大進，成為“吳興八俊”之壹，聲聞遐邇，達於朝廷。
其時民族矛盾與階級矛盾相當尖銳，尤其江南為南宋故地，知識分子反元情緒異常熾烈。元世祖忽必烈接受禦史程文海的建議，讓他到江南搜訪有名望的知識分子，委以官職，借此籠絡江南漢族知識分子，緩和矛盾，穩定民心。趙孟頫這個有學問的宋室後裔自然成為元廷籠絡的重點對象。他雖然曾多次拒絕地方官府的征召，甚至避地他鄉，但這次是儒雅的漢人達官程文海奉旨邀他赴京，盛情難卻，而且此時他已閑居裏中多年，為生活所困，亦有施展抱負之願。於是在半推半就中告別妻小，登上北去的旅途。
二、出仕元朝和總管濟南府時期（三十三歲至四十壹歲）。初至京城，趙孟頫立即受到元世祖的接見，元世祖贊賞其才貌，驚呼為“神仙中人”，給予種種禮遇。趙孟頫受寵若驚，為世祖草詔，揮筆立就，才氣橫溢；參與論鈔法，旁征博引，高見叠出；當議論南宋君臣功過時，他寫詩道：“往事已非那可說，且將忠直報皇元。”凡此種種，都使元世祖感到滿意。趙孟頫也對自己的前程充滿了信心與希望，在《初至都下即事》詩中寫道：“海上春深柳色濃，蓬萊宮闕五雲中。半生落魄江湖上，今日鈞天壹夢同。”
然而趙孟頫高興得未免太早，他的得寵引起許多蒙古族大臣的妒忌；而且元世祖對其特殊禮遇，只不過是出於政治上的需要而已，並非真心實意。趙孟頫被任命為從五品官階的兵部郎中，兩年後任從四品的集賢直學士，僅為文學侍從壹類的閑職。
盡管他的愛妻管道升也來到了北方，家人團聚，但趙孟頫仕元以施展政治抱負的美夢卻落空了。他既為受到元廷的猜忌而苦惱，又為自己不守氣節有負祖先而感到內疚，更為此時的進退已身不由己而惆悵。其《罪出》詩道：“在山為遠誌，出山為小草。古語已雲然，見事苦不早。”“昔為水上鷗，今如籠中鳥。哀鳴誰復顧，毛羽日摧槁。”“愁深無壹語，目斷南雲杳。慟哭悲風來，如何訴穹昊！”
隨著元世祖的年邁，皇室政局莫測變幻，作為故宋宗室，趙孟頫深知京中宦海波瀾的險惡，曾發出“虎豹夾路啼，熊羆復縱橫。我前鬼長嘯，我後啼鼯鼪”的感嘆。為了躲避是非，免遭奇禍，趙孟頫力求出任外官，終於在至元二十九年（1292）出任濟南路總管府事。行前，他寫了壹首《詠遺民》詩，把自己比作古代的“功成不受賞”、“布衣終其身”的魯仲連。在大都（今北京）六年，趙孟頫並沒有實現自己的政治抱負，反而看到了元朝統治集團的不少醜惡和黑暗，他對元朝政府是失望的。“空有丹心依魏闕，又攜十口過齊州。閑身卻羨沙頭鷺，飛去飛來百自由。”這就是他發自內心的感慨。不過趙孟頫在大都有緣見到唐人王維、李思訓等的繪畫，萌生“復古”之風，這卻是仕途之外意想不到的收獲。
在濟南路總管任上，趙孟頫盡力想做個好官，他平冤獄，辦學校，以德感人。但仍受到蒙古官員的中傷，左右為難，進退維谷。
元貞元年（1295），因世祖去世，成宗需修《世祖實錄》，趙孟頫乃被召回京城。可是元廷內部矛盾重重，他能否進入史館亦成是非之爭。為此，有自知之明的趙孟頫便借病乞歸，夏秋之交終於得準返回闊別多年的故鄉吳興。
三、休病江南時期（四十二歲至四十六歲）。趙孟頫宦遊十年，攜家帶口，罷官歸來，清風兩袖，遺老遺少們難免側目而視。但是，詩人兼收藏家周密（公瑾）卻善解人意，對他壹往情深，令人感動。趙孟頫因而寫了《次韻周公瑾見贈詩》，既吐露自己如“池魚思故淵”的思鄉情感，又抒發知音難覓之慨，同時表達了對周密的感激。趙孟頫還把自己在北方收購的書畫古物拿給周密欣賞，向這位祖籍山東的遺民講述濟南山川的曠逸秀美，並為他繪制了著名的《鵲華秋色圖》（圖4）。
趙孟頫在江南閑居四年，無官壹身輕，閑情逸致寄於山水、詩文、書畫，頗感自在。他時常到山清水秀、人文薈萃的杭州活動，與鮮於樞、仇遠、戴表元、鄧文原等四方才士聚於西子湖畔，談藝論道，揮毫遣興。有時則隱居於管夫人家鄉德清，在東衡山麓的“陽林堂”靜心欣賞文物書畫，閱讀前人佳篇，朝起聽鳥鳴，日落觀暮靄，過著與世無爭的寧靜生活。
這四年趙孟頫在暫時擺脫宦海風波後，藝術修養、書畫技藝都與日俱增。他以唐人、北宋古畫為楷模，為友人寫山水、繪人物、作花鳥、畫鞍馬，抒發胸中縱橫逸氣，妙趣藹然。他為佛寺道觀書篆、書隸、書楷、書行、書草，行楷多王羲之筆意，如花舞風中，雲生眼底，瀟灑遒勁。他還考訂編輯了《書今古文集註》，並將自己歷年詩文輯成《松雪齋詩文集》。戴表元評之曰：“古賦淩厲頓迅，在楚、漢之間；古詩沈涵鮑、謝；自余請作，猶傲睨高適、李翺雲。”雖然朝廷曾任命他為太原路汾州知州，但趙孟頫對此離鄉背井的官職毫無興趣，托人說情後，沒有去上任。只是應召壹度赴京書寫《藏經》，完成任務後又力辭翰苑之任，悄然南返。
四、任江浙儒學提舉時期（四十六歲至五十六歲）。大德三年（1299），趙孟頫被任命為集賢直學士行江浙等處儒學提舉，官位雖無升遷，但此職不需離開江南，“統諸路府、州、縣學校、祭祀、教養錢糧之事及考校呈進著述文字”（見《元史·百官》），與文化界聯系密切，相對儒雅而閑適，比較適合趙孟頫的旨趣，他壹直幹了十壹年。
在江浙當文化官員，無疑對趙孟頫書畫詩文技藝的發展增添了許多更為優越的條件。他利用公務之暇，廣交文人學士、書畫家和文物收藏家，遍遊江浙佳山秀水，心摹手追，創作進入旺盛時期。他在江南文化人中的聲望也隨著“儒學提舉”之職而更為隆盛，許多人依附其門下，求教問藝，趙孟頫儼然成為江南文人首領。盡管元廷沒有重用他，多年不見升遷，但趙孟頫樂此不疲，為三教人士作畫書碑，興儒學，跋古畫，訪文物，詩酒雅集，興味盎然。四方文士來浙者，亦以能登門造訪、結識趙孟頫為榮。
五、再次赴京時期（五十七歲至六十五歲）。至大三年（1310），趙孟頫的命運發生了變化。皇太子愛育黎拔力八達對他發生了興趣。愛育黎拔力八達是位受漢文化影響較深的蒙古人，亦頗懂文治武功之道，他非常喜歡文學藝術，而且希圖利用文學藝術之士的“博雅淵深之學”，來“藻飾太平之美”。雖然他尚未掌權，但他建議朝廷將各地藝文之士網羅到大都，歌功頌德，感化世風。趙孟頫自然又成了被征召的人選。
這年冬天趙氏夫婦來到北京，趙孟頫拜翰林侍讀學士，知制浩同修國史，朝夕與商琦、王振鵬、元明善等才藝之士相處，侍從於皇太子左右，談論儒學文藝，頗為相得。次年五月，愛育黎拔力八達即位，是為仁宗。他登基後不久，立即將趙孟頫升為從二品的集賢侍講學士、中奉大夫，管夫人亦被封為吳興郡夫人。
皇慶元年（1312），仁宗又借改元之慶，封贈趙孟頫父、祖，並“恩準”趙孟頫返鄉為先人立碑修墓。同時，夫人管道升也回家建造了“管公孝思樓道院”。
延佑三年（1316），元仁宗又將趙孟頫晉升為翰林學士承旨、榮祿大夫，官居從壹品，“推恩三代”；管夫人也被加封為“魏國夫人”。至此，趙氏政治地位達到了壹生中的頂峰。元仁宗把他譬作唐朝的李白、宋朝的蘇軾，稱他“操履純正，博學多聞，書畫絕倫，旁通佛老之旨，皆人所不及”（見《元史》，並屢賜錢鈔及貴重裘皮等物，以示恩寵。有些蒙古族官員不理解仁宗有意宣揚趙孟頫來緩和民族矛盾的用心，結果往往遭到仁宗的訓斥。
由於仁宗的青睞和趙氏藝術的出類拔萃，趙孟頫晚年名聲顯赫，時時在皇帝左右活動。其妻也經常出入內廷，成為皇後的座上客。趙氏的門生，如虞集、楊載、唐棣、朱德潤等，在其薦舉下也紛紛進京做官。而許多政治地位較高的北方書畫家，包括色目人、蒙古人書畫家如高克恭、康裏子山、李仲賓等，多與他有交往；壹些較年輕的畫家，如黃公望、商琦、柯九思等，也拜在他門下。外國使臣、僧人，則以能求得趙氏墨寶為榮。
趙孟頫雖官居壹品，但仍須經常奉敕親自撰寫大量的制、表、經卷、墓誌、碑文、頌詞等，還要忙於日常書畫應酬，忙忙碌碌，幾無閑暇。他對自己的雙重處境頗有感慨，捫心自問，不禁悲從中來，曾寫下《自警》詩曰：“齒豁童頭六十三，壹生事事總堪慚。唯餘筆硯情猶在，留與人間作笑談。”
趙孟頫認為，自己因出身亡宋宗室，政治上受元廷擺布，成為“花瓶”，做了壹些沒有選擇余地的違心事，或許也不為同代人所理解，心情矛盾而慚愧；但是在藝術上，他通過自己辛勤努力，詩文書畫作品卻可流傳後代，頗堪自慰。管道升也認為丈夫這種忙忙碌碌、受人使役的處境沒有意思，曾填《漁父詞》數首，勸其歸去。其壹曰：“人生貴極是王侯，浮名浮利不自由。爭得似，壹扁舟，吟風弄月歸去休！”
延佑五年（1318），管夫人腳氣病復發，經趙孟頫多次請求，次年四月，方得準送夫人南歸。五月中旬，途經山東臨清，管夫人病逝舟中。趙孟頫悲痛萬分，相濡以沫的管夫人撒手西去，給了趙孟頫很大的打擊，他對官場的虛名，也因此徹底看破。
六、晚年居家時期（六十六歲至六十九歲）。由於喪偶，長途跋涉，操理喪事，趙孟頫晚年的健康狀況急劇下降。延佑七年，仁宗特遣使臣賜衣緞，並召趙孟頫返京，但此時趙孟頫因病不能長途跋涉了。次年英宗即位，再次遣使召趙書寫《孝經》，趙以年邁體弱要求致仕，終於得到朝廷的應允。此時趙孟頫耳鳴眼花，頹然老矣。但他傾心於佛、道之旨，以書寫經文為樂，並寫下許多書畫作品和題跋。他認為“人誰無死，如空華然”，因而在平淡中度過光陰。英宗至治二年（1322）六月，他逝於吳興。臨死還觀書作字，談笑如常。享年六十九歲。
壹代書畫大家經歷了矛盾復雜而榮華尷尬的壹生，終於安息了。趙孟頫死後，其子趙雍等將他與管夫人合葬於德清縣千秋鄉東衡山“陽林堂”別業東南側。
至順三年（1332），元政府又追贈他為榮祿大夫、江浙等處行中書省平章政事，追封魏國公，謚文敏。後至元五年（1339），趙雍將其詩文《松雪齋集》輯集付梓。