清乾隆五十九年三月二十四日(1794年4月23日)，魏源生于湖南邵阳县金潭(今邵阳市隆回县司门前镇)。魏源七岁从塾师刘之纲、魏辅邦读经学史，常苦读至深夜。九岁赴县城应童子试，考官指着画有“太极图”的茶杯提出“杯中含太极”嘱对。魏源摸着怀中二麦饼对曰：“腹内孕乾坤。”
嘉庆十五年(1810年)庚午科取秀才。
嘉庆十六年(1811年)辛未岁试补廪膳生。
嘉庆十八年癸酉科选拔贡。嘉庆二十五年(1820年)全家迁居江苏扬州新城。
道光二年(1822年)壬午科中式举人第二名。道光五年(1825年)受江苏布政使贺长龄之聘，辑《皇朝经世文编》120卷;又助江苏巡抚陶澍办漕运、水利诸事。撰《筹漕篇》、《筹鹾篇》和《湖广水利论》等。
道光九年(1829年)，应礼部会试，与龚自珍双双落第，房考刘逢禄作《两生行》哀之，从此龚魏齐名。魏捐内阁中书舍人候补，内阁藏书丰富，乃博览史馆秘阁官书及士大夫私家著述。时社会动乱加剧，他目睹江华瑶民起义，深感清政权的腐败;道光二十年爆发了鸦片战争，外国侵略危机使他更加愤激，进一步激发了爱国热情。
道光十二年(1832年)，魏源来到南京即相中地处城西清凉山下乌龙潭边，，史称"诗巷"的龙蟠里东侧购地建3进草堂，初始魏源为爱屋起名“湖子草堂”后改名“小卷阿”。并在潭边浅水处建有“宛在亭”。魏源后半生，长年居住此处，其名著《海国图志》即在此处撰写完成。其间，他与时任江苏巡抚的林则徐往来甚密。
道光二十一年(1841年)，魏源入两江总督裕谦幕府，直接参与抗英战争，并在前线亲自审讯俘虏。后见清政府和战不定，投降派昏庸误国，愤而辞归，立志著述。
道光二十二年(1842年)完成了《圣武记》，叙述了清初到道光年间的军事历史及军事制度。在文中提出“今夫财用不足国非贫，人材不竞之谓贫;令不行于海外国非赢，令不行于境内之谓赢。故先王不患财用，而惟亟人材;不忧不逞志于四夷，而忧不逞志于四境。官不材，则国祯富;境无废令，则国柄强”的人才论观点。
道光二十四年(1844年)甲辰，魏源再次参加礼部会试，中进士，以知州用，分发江苏，任东台、兴化知县。期间改革盐政、筑堤治水。他依据林则徐所辑的西方史地资料《四州志》，参以历代史志、明以来《岛志》及当时夷图夷语编成《海国图志》50卷，后经修订、增补，到咸丰二年(1852)成为百卷本。囊括了世界地理、历史、政制、经济、宗教、历法、文化、物产。
咸丰元年(1851年)，魏源授高邮州知州，公余整理著述，咸丰三年(1853)完成了《元史新编》。后以“迟误驿报”，“玩视军机”革职。旋复职，他以年逾六旬，遭遇坎坷，以世乱多故而辞去。晚年，潜心学佛，法名承贯，辑有《净土四经》。咸丰七年三月初一日(1857年3月26日)，卒于杭州东园僧舍，终年63岁，葬杭州南屏山方家峪。