原名敦实，后避宋英宗讳，改名敦颐，字茂叔，宋真宗天禧元年（1017）生，道州营道县（今道县）人。晚年居庐山莲花峰下，筑室讲学，取营道故里濂溪命名为濂溪书堂，世称濂溪先生。
父辅成，曾任贺州桂岭县令。敦颐15岁时丧父，依舅父龙图阁直学士郑向抚育。24岁以荫受任为洪州分宁县主簿。仁宗庆历五年（1045）调南安军司理参军。转运史王逵受人指使，判杀一罪不当死之囚犯，敦颐据理力争，并拟弃官而去，说：“如此尚可仕乎！杀人以媚人，吾不为也！”逵感动，免去该犯死刑。后敦颐为郴县令。程颢、程颐之父程垧，时任大理寺丞，在南安结识，敦颐遂收二子受学，在郴县7年。至和元年（1054），改大理寺丞，知洪州南昌县。后两年，改太子中舍佥书，署合州判官事。嘉祜六年（1061），迁国子博士，通判虔州，路经庐山，喜其风景优胜，遂买田筑屋于山下，以为引退传道之地。
英宗治平二年（1065），任永州通判。两年后，摄邵州事，兴学校，复兴孔学。次年，以吕公著、赵抃荐，任广南东路转运判官，提点刑狱。“尽心职事，务在矜恕，虽瘴疠僻远，无所惮劳”。神宗熙宁六年（1073），病卒。
敦颐死后，黄庭坚在《濂溪词并序》中称其“人品甚高，胸中洒落，如光风霁月”。时士大夫亦誉为清高之士。
为官30年，职位较低，俸禄不高。为赴京师，每出卖家产筹集盘费，但平日俸禄，“悉以周宗族，奉宾友，及分司而归，妻子饘粥或不给，旷达不以为意。”其讲学授业，为一代儒学大师。其立学旨在教人如何做“圣人”。二程就学时，教以寻求孔子、颜渊做圣人之“乐处”。并提倡孟子“养心莫善于寡欲”等说。所到之处，必畅游名山胜水，以吟风弄月为生活乐趣。47岁时作《爱莲说》，以“出污泥而不染，濯清涟而不妖”自况。
传世著作有经朱熹整理之《太极图说》和《通书》40篇。后人编有《周子全书》。其理学继承《易传》及道家某些思想，以太极为理，阴阳五行为气，变化无穷，以形成宇宙构成图式。以“诚”为“人极”，“主静”、“无欲”才能“立诚”，达到道德最高境界。其哲学思想对宋明理学影响甚大。
二程之后，南宋朱熹视其为理学开山大师，形成学派。事载《宋史·道学传》。