1914年10月15日，出生於浙江湖州南潯鎮德懋弄6號。弟弟徐舜壽是著名航空工業家。
1927年在南潯中學念書。讀到了早期白話詩人徐玉諾的詩集《將來之花園》。這年秋，第壹次去了上海。
1928年在上海光華大學附中念書。在該校的壹個油畫展上，第壹次見到新月派詩人徐誌摩。
1931年9月，和同學楊壹萍壹起由東吳大學附中升入東吳大學。“九壹八”事變發生，12月參加學校愛國學生“援馬團”北上，擬出關抗日。滯留北平。
1932年1月，入燕京大學借讀。在5月號《燕大月刊》發表散文處女作《開演之前》，同時寫出壹些短詩。
1933年5月4日收到《現代》雜誌主編施蟄存壹封退稿信。6月，到上海見到施蟄存。8月，回到燕大繼續學習。在12月號《現代》發表譯詩《聖達飛之旅程》。
1934年在《矛盾》、《時代畫報》、《婦人畫報》等發表詩和散文。與施蟄存周圍的現代派作家多有交往。 1936年夏，作為男儐相參加詩人戴望舒婚禮。9月，和詩人路易士壹起協助戴望舒創辦《新詩》。10月，第壹本詩集《二十歲人》由上海時代圖書公司出版。11月，音樂散文集《歌劇素描》由上海商務印書館出版。
1937年元旦之日和陳松在上海結婚。上半年寫作《世界之名音樂家》及《音樂家和樂曲的故事》。9月，寫作警世幻想小說《三大都市的毀滅》。
1938年2月，寫作中篇小說《武裝的農村》。5月，和戴望舒壹家流亡香港。在香港結識袁水拍和馮亦代。
1939年結識《時事晚報》主筆、國際述評家喬冠華。聽袁水拍談馬克思主義。
1940年1月11日，讀恩格斯的書豁然開朗，自稱為“覺醒日”。2月，赴昆侖關抗戰前線采訪。
1941年10月，在桂林白虹書店出版詩集《最強音》。
1942年11月，在桂林《詩創作》發表長詩《壹代壹代又壹代》。
1943年2月，在桂林雅典書屋出版雪萊詩歌選譯《明天》。7月，在重慶美學出版社出版荷馬史詩《依利阿德選譯》。任郭沫若主編的《中原》季刊執行編輯。
1944年1月，在重慶國訊書店出版譯作《托爾斯泰傳》（第壹部：青年時期）。7月，在美學出版社出版《托爾斯泰散文集》（第壹冊）。11月，出版散文集《美文集》。
1945年翻譯《巴黎的陷落》、《解放是榮耀的》、《我轟炸東京》等。9月。與馬思聰壹起受到毛澤東接見，並獲得“詩言誌”的題詞。11月，發表小說《狂歡之夜》。
1946年10月，在南潯中學擔任教導主任。在上海新群出版社出版小說集《狂歡之夜》。
1947年翻譯司湯達小說《巴馬修道院》。
1949年3月，在上海晨光出版公司出版譯作《華爾騰》（後改譯名《瓦爾登湖》）。4月，創作詩歌《江南》。與南潯同仁維持地方治安，促成小鎮和平解放，並率學生出鎮迎接解放軍。8月，到北平，出席第壹次中國文代會。任英文刊物《人民中國》編輯。
1956年6月，在作家出版社出版特寫集《我們這時代的人》。8月，在作家出版社出版詩集《戰爭，和平，進步》。
1957年4月，在作家出版社出版詩集《美麗，神奇，豐富》。7月，在作家出版社出版特寫集《慶功宴》。
1958年7月，在作家出版社出版詩集《***和國的歌》。
1959年11月，在北京出版社出版評論集《詩與生活》。
1961年離開北京，舉家遷入武漢，到長江水利工地深入生活。任湖北省文聯副主席、湖北省作家協會副主席。
1965年創作中篇小說《牡丹》，未及發表。“文革”到來。
1966年“文革”中進“牛棚”，被剝奪寫作權利，創作中斷。十年後得到平反，恢復專業創作。 1977年10月，在《人民文學》發表報告文學《地質之光》。
1978年1月，在《人民文學》發表報告文學《哥德巴赫猜想》。3月，相繼發表《在湍流的渦漩中》、《生命之樹常綠》等。4月，在人民文學出版社出版報告文學集《哥德巴赫猜想》。
1979年9月，在上海文藝出版社出版《徐遲散文選集》。
1980年5月，在上海文藝出版社出版“文革”期間偷偷寫出的文論《紅樓夢藝術論》。
1981年2月，在四川人民出版社出版文論集《文藝和現代化》。
1982年8月，在上海譯文出版社出版修訂本《瓦爾登湖》。
1983年4月，在北京出版社出版《托爾斯泰傳》（全譯本）。
1984年7月，在上海文藝出版社出版報告文學集《結晶》。
1985年中國作家協會湖北分會單獨建制後，任該會名譽主席。
1986年12月，在中國文聯出版公司出版《愉快的和不愉快的散文集》。
1989年開始用電腦寫作長篇自傳《江南小鎮》。
1990年開始編輯多卷本《徐遲文集》。
1991年12月，人民文學出版社出版遊記《美國，壹個秋天的旅行》。
1992年4月，訪問希臘雅典。回國後開始重新翻譯荷馬史詩《伊利亞特》。
1993年3月，在作家出版社出版《江南小鎮》，4月，《徐遲文集》前4卷在長江文藝出版社出版。
1995年開始寫作《江南小鎮》續集。7月，在上海書店出版報告文學集《來自高能粒子的信息》。
1996年6月，《江南小鎮》續集部分章節在《江南》發表。
1996年12月13日，病重，在武漢同濟醫院跳樓自殺，震動中國，享年82歲。