傅熹年1956年畢業於清華大學建築系。
1956—1957年協助梁思成教授進行《北京近代建築史》研究。
1961—1963年參加浙江民居和福建民居的調查研究
1963—1965年協助劉敦楨教授進行《中國古代建築史》的編寫工作。
1983至1989年，參加了全國書畫鑒定小組。
1986年被聘為國家文物鑒定委員會常務委員。
1989年後，承擔國家自然科學基金會資助項目《中國建築史的研究》，1994年完成該專著，2001年由中國建築工業出版社出版。
1994年當選為中國工程院院士。1994年開始，承擔建設部科技司專題研究。
2005年任主任委員。中國考古學會理事。
2003年8月21日被聘任為中央文史研究館館員。 1989年以後，傅熹年承擔國家自然科學基金會資助項目《中國建築史的研究》，主編五卷本《中國古代建築史》中第二卷《三國兩晉南北朝隋唐五代建築史》。由於此期遺存實例極少，傅熹年將實例與大量文獻史料和考古發掘成果三方面互證，並利用外域資料為參證，整理、推證出該時期建築的基本面貌、技術發展水平和發展脈絡等情況。
1994年起，傅熹年承擔建設部科技司下達的《中國古代城市規劃、建築群組布局、單體建築設計手法和構圖規律研究》專題研究，重點對形成中國古代獨特建築體系並能持續發展起重要作用的規劃設計手法進行探索。通過研究大量實例並分析實測圖及數據，揭示出古代除文獻中已有記載的單體建築設計以材分為基本模數外，還存在著運用擴大模數控制規劃設計的方法。如在都城和城市規劃中以宮城和裏坊、街區為面積模數,在大建築群組布局中以主院落為面積模數,在單體建築設計中以檐柱高為擴大模數等。又發現除在院落布局中置主體建築於地盤幾何中心的重要特點外，還存在著在宮殿、壇廟、寺院、邸宅等多院落的大型建築群組的規劃布局中，使用方格網為布置基準，用為有壹定寬容度的***同面積模數，以控制不同院落間和建築物間的相互關系、保持尺度上的和諧等規劃設計手法。此外，還探索出日本九世紀以前建築設計中運用模數的特點和規律，作為研究南北朝末年至唐代建築設計手法和規律的旁證參考，把對中國古代在規劃設計中較成熟運用模數的認識前推了約三百年，闡揚了中國古代在城市規劃和建築設計方法上的先進性。 傅熹年在業余時間潛心於古籍版本目錄學和古代藝術史的研究。其祖父傅增湘先生是近代目錄校勘學家和大藏書家，其父傅忠謨先生是現代古玉研究專家。他整理祖父遺稿，編成《藏園群書經眼錄》、《藏園群書題記》、《藏園訂補郘亭知見傳本書目》、《藏園遊記》四書，約500萬字，分別由中華書局和上海古籍出版社出版；整理父親遺稿，編成《古玉精英》、《古玉掇英》二部專著，均由香港中華書局出版。他也因此被聘為國務院古籍整理出版規劃小組組員，中國國家圖書館顧問。
傅熹年長期從事中國古代書畫史研究。1983至1989年間，參加全國書畫鑒定小組，鑒定了全國公藏的古代書畫，在工作成果《中國古代書畫目錄》中，對大量藏品簽署了鑒定意見。對國內外所藏若幹重要古代名畫進行重點考辨研究，撰有研究論文十余篇，編為《傅熹年書畫鑒定集》出版。主編了《中國美術全集·繪畫編》中的《兩宋繪畫·上、下》和《元代繪畫》***三卷。