徐乾學出生於明崇禎四年（1631年）十壹月二日（11月24日），自幼聰明，8歲能文。順治七年（1650）與吳偉業、尤侗、朱彜尊等在嘉興組織十郡大社。
順治十壹年（1654年）徐乾學進入太學。康熙九年（1670）徐乾學參加殿試，禦賜壹甲第三名進士及第，授翰林院編修。徐乾學是順治十六年（1659年）狀元徐元文、康熙十二年（1673年）探花徐秉義的大哥。人們稱徐氏三兄弟為“昆山三徐”。明末清初學者顧炎武是他們的舅父，三兄弟都曾得到顧炎武的捐助。
仕宦著學康熙十壹年（1672年），徐乾學作為副考官，與蔡啟Q壹起典考順天府鄉試。他從已被放棄的試卷中挑出了韓I，可以說慧眼識才，最終韓I奪魁，成為狀元。而由於他的此舉，使文體發生了古樸而清新文雅的變化。後來，由於副榜遺漏漢軍卷未取，遭給事中楊雍建彈劾，徐乾學、蔡啟Q二考官被降壹級調用。
康熙十四年（1675年），徐乾學捐復原官，後升為左春坊左贊善，充任日講起居註官。不久，他的父母先後去世，丁憂回老家。
康熙十五年（1676年），徐乾學在別人幫助下，開始編纂壹部關於喪禮的重要著作《讀禮通考》，計壹百二十卷，他博采諸家之說，剖析義理十分透徹。後來經多次校訂，在他去世兩年後，由他的兒子開始刊行。應當指出，用於編纂此書的某些資料，乃抄襲萬斯同。
康熙十九年（1680年），他為納蘭性德搜集唐、宋、元、明學者的解經之書，纂輯成《通誌堂九經解》壹千七百九十五卷。
康熙二十壹年（1682年），徐乾學被任命為《明史》總裁官。
康熙二十二年（1683年），為翰林院侍講。後來徐乾學升為侍講學士。
康熙二十三年（1684年），徐乾學的兒子徐樹屏、侄子徐樹聲等都考中順天鄉試。康熙帝壹看所中大都是江南浙江籍，在來自南方的應試者中，居然有文理悖謬，文體不正的也中了舉，康熙帝命令再勘察考卷。結果將原來典考的官員革職嚴辦，徐家兩名子弟也雙雙落第。年底，徐乾學遷任詹事府詹事。
康熙二十四年（1685年），大考翰林詹事於保和殿，徐乾學列為壹等，徐乾學和韓I、孫嶽頒、歸允肅等獲皇帝褒獎賞賜，隨即升徐乾學為內閣學士、在南書房值班。徐乾學出任《大清會典》、《壹統誌》副總裁，教習庶吉士，為庶吉士編纂壹部《教習堂條約》，此書後來收入《學海類編》。同年，由他主持詮釋康熙帝欽定的《古文淵鑒》脫稿，全書六十四卷。這壹年，戶部郎中色楞額疏請禁用明代舊錢，戶部尚書官科爾坤、全國柱等隨聲附和。徐乾學上奏，認為新、舊錢應兼行並用。指出如果設立嚴禁舊例，恐怕會無端產生麻煩和騷擾。最後，康熙帝采納了他的意見。康熙二十五年（1686年），徐乾學授任禮部侍郎，充經筵講官。次年，升左都禦史，並兼任《壹統誌》編纂局總裁。壹年後，徐乾學任會試主考官，不久，擢升刑部尚書。
康熙二十六年（1687年），徐任左都禦史時，與明珠親信佛倫、余國柱結怨。後來徐乾學又與索額圖、熊賜履勾結，反擊明珠。徐乾學利用其門生郭L彈劾明珠，明珠、余國柱遂罷相。李光地說徐乾學“譎詭奸詐”。當時的民謠說：“九天供賦歸東海（徐乾學），萬國金珠獻淡人（高士奇）。”
康熙二十六年（1687年），徐乾學遷任左都禦史，復劾罷擢升刑部尚書。任上，他整肅臺綱，劾罷甘肅、山東兩總兵。
乞歸被劾康熙二十七年（1688年），湖廣巡撫張F爆發貪汙案，張F被逮捕問罪時，供出曾向徐乾學行賄，並涉及高士奇和陳廷敬。後為康熙所庇，事遂不了了之。後又被許三禮劾“既無好事業，焉有好文章，應逐出史館，以示遠奸”，徐乾學上疏請“放歸田裏”，五月，康熙準徐乾學罷官，攜書局即家編輯，隨行有閻若璩、顧祖禹、胡渭與黃虞稷，致力於《大清壹統誌》編修，又仿司馬光《資治通鑒》體例，與萬斯同、閻若璩、胡渭等排比正史、參考諸書，纂成《資治通鑒後編》—百八十四卷。
康熙三十年（1691年），徐乾學因曾寫信給前任山東巡撫錢鈺，包庇朱敦厚，事發後，徐乾學、錢鈺均遭到革職。其子徐樹敏亦被舉發私收饋金。康熙三十年（1691年）江南江西總督傅拉塔（《清史稿》作傅臘塔，明珠的外甥）彈劾徐乾學及其弟徐元文不法之事“招搖納賄，爭利害民”***十五款，閏七月二七日徐元文“驚悸嘔血而死”。自康熙二十九年（1690年）至三十壹年（1692年）間，徐乾學壹家被控不法事有二十多起。
康熙三十三年（1694年），康熙下諭大學士推舉文章學問超卓的人上來，王熙、張玉書等舉薦了徐乾學與王鴻緒、高士奇，康熙帝命他們來京修書。徐乾學在之前已經逝世，遺疏將自己編著的《壹統誌》進與康熙，康熙下詔恢復他之前的官職。
主要成就徐乾學著作等身。康熙朝欽定官書，十之八九都是他監修總裁的，被世人看重。死後遺疏，呈進其所纂的《壹統誌》，可謂撰寫終生，死而後已。徐乾學回南方編纂《大清壹統誌》時，邀請壹些當時最著名的學者，到蘇州西南太湖的洞庭湖別墅中參與編纂。這些學者中有閻若璩、顧祖禹、胡渭與黃虞稷。徐乾學與這些學者不辭辛勞編纂《大清壹統誌》。所據資料主要取自徐乾學著名的藏書室“傳是樓”。
人物評價《清史稿》：儒臣直內廷，謂之“書房”，存未入關前舊名也。上書房授諸皇子讀，尊為師傅；南書房以詩文書畫供禦，地分清切，參與密勿。乾學、士奇先後入直，鴻緒亦以文學進。乃憑藉權勢，互結黨援，納賄營私，致屢遭彈劾，聖祖曲予保全。乾學、鴻緒猶得以書局自隨，竟編纂之業，士奇亦以恩禮終，不其幸歟！
許三禮：“既無好事業，焉有好文章，應逐出史館，以示遠奸”。
萬斯同《傳是樓藏書歌》雲：“東海先生 *** 書，胸中已貯萬卷餘，更向人間搜遺籍，真窮四庫盈其廬。”
黃宗羲在《傳是樓藏書記》中贊揚他說：“世之藏書家未必能讀，讀者未必能文章，而先生並是三者而能之，非近代藏書家所及。”
汪琬撰《傳是樓記》，其中說徐氏藏書“部居類匯，各以其次，素標緗帙，啟鑰爛然”。
”梁啟超《梁啟超全集》：“其純然為學界蟊賊，煽三百年來惡風，而流毒及於今日者，莫如徐乾學、湯斌、李光地、毛奇齡。”
藏書之家徐乾學還是個大藏書家。他私家藏書於“傳是樓”，有藏書樓七楹，藏書甲於康熙壹朝，“壹時通經學古之士，如閻若璩等亦多集其門”，先收購季振宜“靜思堂”大部分精品藏書，後李中麓藏書也盡歸麾下，由是南北藏家之書，盡歸其門下，有“傳是樓藏書名甲天下”之稱。江鈍翁的“傳是樓記”記載：徐先生召集他的子孫們上樓，對他們說：“我拿什麽傳給妳們呢。曾經感慨為人長輩的，每每想傳他們後代田地錢財，而子孫未必能累世富有；想要傳給金玉珍玩寶貝而子孫們又未必能保住這些寶物；想要傳給他們後代園池臺榭，歌舞車馬的用具而其子孫未必能世世享受娛樂；鑒於以上所言，那麽我把什麽傳給妳們呢？”徐乾學用手指著這些書而高高興興地笑著說：“所傳者唯是矣！”立即命名藏書樓為“傳是樓”。藏書印有10余方，主要有“玉峰徐氏家藏”、“冠山堂”、“黃金滿Y不如壹經”、“昆山徐氏乾學健庵藏書”、“東海”、“E園”、“健庵考藏圖書”、“昆山徐氏家藏”等。此樓藏書目錄《傳是樓書目》4卷，以千字文為編號，不按四部分類。壹字為壹櫥，凡56櫥；收書3 900余種。每書上記卷數，下記冊數。另編有《傳是樓宋原本書目》，則專記所藏宋元精槧。，初印於民國四年（1915），並附有徐秉義的藏書目錄《培林堂書目》。
次子徐炯，字章仲，號自強，官至刑部貴州司員外郎、直隸尋道、提學使等。繼承其父藏書，有藏書印“徐仲子”、“徐章仲所讀書”、“徐炯收藏秘籍”、“彭城仲子審定”等多枚，徐炯著有《五代史記補考》。第五子徐駿，亦繼承傳是樓藏書，有藏書樓為“清景山樓”。
據記載到了徐乾學五世孫，已經隱姓埋名，家敗人亡。這位五世孫，13歲就靠受雇抄書，奉養老人。他父親每餐必喝三盅酒，欠債又怕人罵，就說書狂唱，討得市人喜歡而不再追索欠錢。父親死後，母親有病而這位五世孫自己又瞎了，靠在城隍廟前唱盲詞歌，養母糊口。有人問家世，這位五世孫憨笑裝聾，惟恐辱沒先人。等到他母親壹死，這位五世孫遂投河自盡。
人物軼事 曲意迎奉徐乾學當時深受康熙皇帝寵愛，專以獎拔讀書人，發現人才為己邀名。因此常有人投其所好，在他住的繩匠胡同裏租房居住，每待五更時，故意大聲讀書給他聽，以至於當時繩匠胡同的房價高出他處幾倍。徐乾學權勢極大，雖不親自主試，但評考官對他言聽計從。遊說到他門下的人，無不登得科第。壹年，有個姓楊的翰林主管順天鄉試，試前，徐乾學讓人送去壹個名單，指令揭榜之時名單上的“名士數人不可失也”。楊某壹數，名單上的人數已盡將榜額占滿。榜壹發出來，京師大嘩，街上到處張貼出匿名揭帖。康熙聞知，親自過問此事，徐乾學派人曲意逢迎康熙帝說：“大清國初年，將美官授 *** ，都不肯接受。如今 *** 苦苦營求登科，足見人心歸附，應該為此而慶賀。”康熙帝默然，此事竟然平息了。
人品有虧徐乾學是十七世紀末期朋黨之爭中的知名人物。他先是依附宰相明珠，反對索額圖派。脫離明珠之後，他自成壹個派系，與明珠的北黨相抗衡。據李光地說，徐乾學譎詭奸詐，是朝中的危險人物。索額圖喪失權勢後，徐乾學又與索額圖、熊賜履勾結，反對明珠。
徐乾學人品欠佳，覬覦祿位，阿諛權貴明珠，史載其“登高而呼，衡文者類無不從而附之”，“遊其門者無不得科第”。明珠長子納蘭容若是乾學門生，康熙十壹年進士，曾為徐印行《通誌堂經解》，又“獲巨額賂遺”。周壽昌在《思益堂日劄》卷五《竊襲前人書》中說：“徐既愛其才華，復逢迎權貴……其心術行事為儒林輕蔑久矣。”又說：“竊他人書以為他人之作，斯又添壹書林掌故，可哂也。”乾隆帝在《通誌堂經解》補刻本的自序中說：“徐乾學阿附權門，成德濫竊文譽，二人品行，本無足取。但不以人廢言，故補刊齊全，訂正訛謬，以臻完善”。
遭受彈劾徐乾學遭彈劾，說他收受湖廣巡撫張湃賄賂，被解除官職，但是仍然留京，主持修書總裁事。詔令采購遺書，徐乾學匯集宋、元兩朝經解，李燾的《續通鑒長編》，以及唐朝《開元禮》等書，或者繕寫或者用古本，綜合這些書籍體要、條例奏進。康熙帝稱善，誇獎他。他與學士張英每日侍候左右，凡有著作就是他倆的。康熙帝認為他二人學問淵博、通達，侍從稱帝心意，特諭令遇到巡撫空缺，勿予推辭。不久，徐乾學遷任禮部侍郎、值講經筵。朝鮮使臣鄭載嵩訴他的國王受枉，言語悖妄不羈。徐乾學上疏說：他恐怕長處外藩，跋扈慣了，彈劾他言語失辭，不順從才訴責他們國王。康熙帝看過疏奏，誇獎徐乾學所說有關國體，不久，朝鮮國王上疏謝罪。
個人作品 編纂《明史》 （奉詔）
《大清會典》 （奉詔）
《大清壹統誌》（奉詔）
《世祖章皇帝聖訓》 （奉詔） 1687年
《太宗文皇帝聖訓》（奉詔） 1687年
《通誌堂經解》 1680年
《鑒古輯覽》
《古文淵鑒》 64卷
著述《淡園集》30卷、《園集》 36卷、《讀禮通考》120卷、《文集》24卷、《外集》4卷、《虞浦集》《詞館集》、《碧山集》、《歷代宗廟考》、《輿地備考》、《輿地紀要》、《輿地誌》、《資治通鑒後編》184卷、《傳是樓宋元板書目》1卷、《傳是樓書目》8卷、《教習堂條約》1卷
詩作《博興》
《宿遷》
《贈友》
《懷漢槎在獄》
《送待禦念東先生》
家族成員舅父：顧炎武
弟弟：徐元文、徐秉義
兒子：次子徐炯，字章仲，號自強。第五子徐駿。
史籍記載《清史稿·卷二百七十壹·列傳五十八》