1914年10月15日，出生于浙江湖州南浔镇德懋弄6号。弟弟徐舜寿是著名航空工业家。
1927年在南浔中学念书。读到了早期白话诗人徐玉诺的诗集《将来之花园》。这年秋，第一次去了上海。
1928年在上海光华大学附中念书。在该校的一个油画展上，第一次见到新月派诗人徐志摩。
1931年9月，和同学杨一萍一起由东吴大学附中升入东吴大学。“九一八”事变发生，12月参加学校爱国学生“援马团”北上，拟出关抗日。滞留北平。
1932年1月，入燕京大学借读。在5月号《燕大月刊》发表散文处女作《开演之前》，同时写出一些短诗。
1933年5月4日收到《现代》杂志主编施蛰存一封退稿信。6月，到上海见到施蛰存。8月，回到燕大继续学习。在12月号《现代》发表译诗《圣达飞之旅程》。
1934年在《矛盾》、《时代画报》、《妇人画报》等发表诗和散文。与施蛰存周围的现代派作家多有交往。 1936年夏，作为男傧相参加诗人戴望舒婚礼。9月，和诗人路易士一起协助戴望舒创办《新诗》。10月，第一本诗集《二十岁人》由上海时代图书公司出版。11月，音乐散文集《歌剧素描》由上海商务印书馆出版。
1937年元旦之日和陈松在上海结婚。上半年写作《世界之名音乐家》及《音乐家和乐曲的故事》。9月，写作警世幻想小说《三大都市的毁灭》。
1938年2月，写作中篇小说《武装的农村》。5月，和戴望舒一家流亡香港。在香港结识袁水拍和冯亦代。
1939年结识《时事晚报》主笔、国际述评家乔冠华。听袁水拍谈马克思主义。
1940年1月11日，读恩格斯的书豁然开朗，自称为“觉醒日”。2月，赴昆仑关抗战前线采访。
1941年10月，在桂林白虹书店出版诗集《最强音》。
1942年11月，在桂林《诗创作》发表长诗《一代一代又一代》。
1943年2月，在桂林雅典书屋出版雪莱诗歌选译《明天》。7月，在重庆美学出版社出版荷马史诗《依利阿德选译》。任郭沫若主编的《中原》季刊执行编辑。
1944年1月，在重庆国讯书店出版译作《托尔斯泰传》（第一部：青年时期）。7月，在美学出版社出版《托尔斯泰散文集》（第一册）。11月，出版散文集《美文集》。
1945年翻译《巴黎的陷落》、《解放是荣耀的》、《我轰炸东京》等。9月。与马思聪一起受到毛泽东接见，并获得“诗言志”的题词。11月，发表小说《狂欢之夜》。
1946年10月，在南浔中学担任教导主任。在上海新群出版社出版小说集《狂欢之夜》。
1947年翻译司汤达小说《巴马修道院》。
1949年3月，在上海晨光出版公司出版译作《华尔腾》（后改译名《瓦尔登湖》）。4月，创作诗歌《江南》。与南浔同仁维持地方治安，促成小镇和平解放，并率学生出镇迎接解放军。8月，到北平，出席第一次中国文代会。任英文刊物《人民中国》编辑。
1956年6月，在作家出版社出版特写集《我们这时代的人》。8月，在作家出版社出版诗集《战争，和平，进步》。
1957年4月，在作家出版社出版诗集《美丽，神奇，丰富》。7月，在作家出版社出版特写集《庆功宴》。
1958年7月，在作家出版社出版诗集《***和国的歌》。
1959年11月，在北京出版社出版评论集《诗与生活》。
1961年离开北京，举家迁入武汉，到长江水利工地深入生活。任湖北省文联副主席、湖北省作家协会副主席。
1965年创作中篇小说《牡丹》，未及发表。“文革”到来。
1966年“文革”中进“牛棚”，被剥夺写作权利，创作中断。十年后得到平反，恢复专业创作。 1977年10月，在《人民文学》发表报告文学《地质之光》。
1978年1月，在《人民文学》发表报告文学《哥德巴赫猜想》。3月，相继发表《在湍流的涡漩中》、《生命之树常绿》等。4月，在人民文学出版社出版报告文学集《哥德巴赫猜想》。
1979年9月，在上海文艺出版社出版《徐迟散文选集》。
1980年5月，在上海文艺出版社出版“文革”期间偷偷写出的文论《红楼梦艺术论》。
1981年2月，在四川人民出版社出版文论集《文艺和现代化》。
1982年8月，在上海译文出版社出版修订本《瓦尔登湖》。
1983年4月，在北京出版社出版《托尔斯泰传》（全译本）。
1984年7月，在上海文艺出版社出版报告文学集《结晶》。
1985年中国作家协会湖北分会单独建制后，任该会名誉主席。
1986年12月，在中国文联出版公司出版《愉快的和不愉快的散文集》。
1989年开始用电脑写作长篇自传《江南小镇》。
1990年开始编辑多卷本《徐迟文集》。
1991年12月，人民文学出版社出版游记《美国，一个秋天的旅行》。
1992年4月，访问希腊雅典。回国后开始重新翻译荷马史诗《伊利亚特》。
1993年3月，在作家出版社出版《江南小镇》，4月，《徐迟文集》前4卷在长江文艺出版社出版。
1995年开始写作《江南小镇》续集。7月，在上海书店出版报告文学集《来自高能粒子的信息》。
1996年6月，《江南小镇》续集部分章节在《江南》发表。
1996年12月13日，病重，在武汉同济医院跳楼自杀，震动中国，享年82岁。