字福骈，四川省江津县（今重庆市江津区）人。1917年考入四川江津县立中学。1919年底赴法国勤工俭学。1922年在比利时沙洛瓦大学化学工程系读书，曾任旅欧社会主义青年团执行委员会委员、训练部副主任。1924年到苏联莫斯科东方劳动者共产主义大学学习。1925年2月转入苏联红军学校中国班学习军事。9月回国，任黄埔军校政治部秘书兼政治教官。1926年7月任中共广东区委军委特派员、中共湖北省委军委书记。1927年7月中旬被周恩来指定为中共前敌军委书记，赴九江准备组织武装起义。8月参加南昌起义，任起义军第十一军党代表。12月参与领导广州起义。1928年任中共广东省委军委书记。1930年初任中共顺直省委组织部部长。1931年1月至3月任中共中央军事部委员、参谋长。1931年底任中国工农红军总政治部副主任。1932年4月任红军东路军政治委员。1934年2月当选为中华苏维埃共和国第二届中央执委会委员。1934年10月参加长征，任中央红军先遣队政治委员、红一军团政治委员。1936年4月至12月任中华苏维埃西北革命军事委员会委员。1936年12月至1937年7月任中华苏维埃人民共和国中央革命军事委员会委员。1937年8月任八路军第一一五师副师长、政治委员。1937年11月至1945年历任晋察冀军区司令员兼政治委员、中共中央北方局委员、中共中央晋察冀分局书记。解放战争时期，历任晋察冀军区司令员兼政治委员、中共晋察冀中央局书记、华北军区司令员、中共中央华北局第三书记、中共中央华北局第二书记、平津卫戍司令员、中国人民解放军副总参谋长、北平市市长兼军事管制委员会主任。1949年10月至1954年6月任中央人民政府人民革命军事委员会委员。1954年6月至9月任中央人民政府人民革命军事委员会副主席。1954年9月当选为第一届全国人大常委会委员。1955年7月被中共中央指定为领导原子能事业的三人小组成员。1955年9月被授予中华人民共和国元帅军衔和一级八一勋章、一级独立自由勋章、一级解放勋章。1956年4月至1958年10月任国务院航空工业委员会主任。1956年11月至1975年1月任国务院副总理。1958年10月至1973年7月兼任国防科学技术委员会主任。1958年11月至1967年兼任国家科学技术委员会主任。1959年9月至1969年4月任中共中央军委常委、副主席。1966年8月至1969年4月任中共中央政治局委员。1969年4月至1975年2月任中共中央军委副主席。1975年1月起，历任第四届、五届全国人民代表大会常务委员会副委员长，第四届、五届全国人民代表大会常务委员会党组副书记。1975年2月至1982年9月任中共中央军委常委、副主席。1977年8月至1985年9月任中共中央政治局委员。1982年9月至1987年11月任中共中央军委副主席。1983年6月任中华人民共和国中央军事委员会副主席。1987年11月辞去所担任的党内外职务。1988年7月被授予中国人民解放军一级红星功勋荣誉章。1992年5月14日在北京逝世，享年93岁。主要著作收入《聂荣臻军事文选》，还著有《聂荣臻回忆录》。