程璧光，字恒启，号玉堂，中山县(市)南蓢区田边村人，生于农民家庭，父程培芳，字立培。璧光排行第三，父亲程培芳在美洲经商，1871年病故于檀香山，璧光扶柩归里。1872年，以生计无着，投奔其姐夫陆云山。时福州船政局刚制成“靖远”炮船，由陆云山管带，陆云山命程璧光习航海术。
1875年，程璧光考入福州船政学堂，学习航海驾驶。毕业后上“扬武”舰当练习生。后历任南洋水师“超武”炮船管带、“元凯”炮船管带、福建水师学堂教习、广东水师“广甲”快船帮带等职。积功擢都司，调升“广丙”舰管带。
1894年5月，清廷第二次校阅水师，广东水师记名总兵余雄飞带“广甲”、“广乙”、“广丙”三舰往北洋会操，演习时“广东三船沿途行驶操演船阵，整齐变化，雁行鱼贯，操纵自如”，“中靶亦在七成以上”。会操结束后，朝鲜局势渐趋紧张，程璧光上书李鸿章，请求留北洋备战。李鸿章采纳此议，“广乙”、“广丙”二舰因留北洋，“广甲”舰返回广东解送岁贡荔枝后，亦留北洋。于是广东三船皆编入北洋水师。7月25日，日本海军在丰岛附近海面挑起战争，9月17日，北洋海军主力与日本联合舰队在黄海海面遭遇，展开大战，当时“广丙”在港口执行警戒。中午12时50分战斗打响后，程璧光指挥“广丙”舰于午后1时半赶到战场投入战斗，2时40分，“广丙”发炮击伤日舰“西京丸”，并引发火灾，“福龙”鱼雷艇趁机发射鱼雷两枚，当时日本海军军令部长桦山资纪海军中将正乘坐在“西京丸”上，自以为“我事已毕”，惟瞑目待毙。可惜两枚鱼雷都未击中，侥幸逃脱。海战中，程璧光腹部被弹片击中，血染内衣。1895年1月30日，日军开始进攻威海卫，此后北洋海军被困于威海卫港内。2月11日，提督丁汝昌和护理左翼总兵署“镇远”管带杨用霖皆拒降自杀。部分洋员与威海卫营务处提调牛昶炳等商议降事，决定由美籍洋员浩威起草投降书，以丁汝昌名义向敌乞降。12日，由程璧光乘“镇北”炮舰将投降书递交给日军旗舰。17日，日军开进刘公岛，北洋海军全军覆没。
战后，程璧光被革职回故里。其弟奎光，时任广东水师“镇涛”船管带，因与孙中山同乡关系，在广州加入兴中会。程璧光归乡后，经孙中山及其弟劝说，亦答应入会。1895年10月，兴中会起义计划泄露，程璧光逃至南洋槟榔屿。1896年，李鸿章出使欧洲，路过槟榔屿时，程璧光谒之，李鸿章劝其回国并为之请免甲午之战全军覆没之责。程璧光回国，复供职于海军。后历任兵舰管带、船政司司长、统领巡洋舰队等职。曾率海圻号巡洋舰远赴英国，参加英王加冕仪式。后因古巴和墨西哥发生大规模的排华事件。程遂帅舰访问古巴，当地华人热烈欢迎，而古巴总统慑于海圻舰军威，只得向程璧光表示：“古巴军民绝不会歧视华侨。”海圻号在古巴停泊，计划休整后访问墨西哥，墨西哥政府不等海圻舰造访，便就排华事件向清政府赔礼道歉，偿付受害侨民生命财产损失。中国军舰才取消了访问。程璧光在航行中进行了一次成功的炮舰外交。
北洋政府时期，闲住在上海。但袁对他住在南方很不放心。1913年春，袁派员邀他入京，聘为海军高等顾问，继又任他为陆海军大元帅统率办事处参议。其后，袁世凯阴欲复辟的逆迹渐显露，程璧光内心很是郁闷。1915年秋，他曾给朋友写信说：“惟时势不佳，实足令人厌世，恨不得早死为快也。”1916年6月袁世凯死后，黎元洪继任总统，段祺瑞为国务总理。黎元洪早年供职水师时，曾在广甲舰任管轮，为璧光属下。此时，极力推荐程璧光为海军总长，得国会通过。程在以后的“府院相争”中，站在“府”的一边，成为黎元洪的支持者。1917年4月，在对德宣战问题上，黎、段之间的矛盾白热化起来。为了向总统和国会施加压力，段祺瑞电召各省督军入京，于25日举行军事会议，海军总长程璧光与陆军训练总监张绍曾也被邀出席。段宣布其对德宣战的主张后，把预先准备好的一张“赞成总理外交政策”的签名单塞给出席者，让大家签名。各省区督军或其代表，皆仰承段的意旨，签署“赞成”，惟程璧光写：“如国会一致，当服从多数民意。”使段很不高兴。其后，参战案经国务院提交到众议院审查时，段祺瑞指使军警、流氓，演出“公民团”包围议会，殴辱议员的闹剧，一时群情激愤，舆论大哗。程璧光与外交总长伍廷芳、司法总长张耀曾，农商总长谷钟秀等向段建议内阁引咎总辞职，被段拒绝。于是当天晚上，程璧光等四人分别向总统提出辞呈，使原来就残缺不全的段内阁只剩下“总理”一人。到5月23日段祺瑞被黎元洪免去总理职务后，北洋系各省督军在段的唆使下，纷纷宣布独立，并准备以武力逐黎。程璧光见事机危迫，即电饬海军第一舰队司令林葆怿率舰驻扎大沽，表示对黎的支持。6月初，程曾请黎离京南下，愿率舰队护送，黎不同意。程不得已只得先行出京，9日抵沪，当日即召集各舰舰长开会，研究对付叛督办法。
自段祺瑞当国，挟督军团乱政以来，西南各省及孙中山为首的国民党人都站在同情黎的方面。程到沪后，与当时在沪的孙中山、唐绍仪、岑春煊三人有所接触，研究共同拥黎反段的办法，中山曾为海军筹措军费，鼓励程与北京政府脱离关系。6月，张勋北上，国会被迫解散。7月，张勋复辟，黎元洪进入日本使馆。程璧光在沪闻讯，派军舰三艘北上秦皇岛，想迎接黎元洪南下，未成功。3日，程与淞沪护军使卢永祥联衔发表了声讨复辟、拥护共和的檄文。1917年，孙中山鼓励程璧光与北洋政府脱离关系。7月21日，程璧光率部分舰只举义南抵广州，并于次日发表海军护法宣言，史称护法舰队。9月10日，军政府成立，孙中山被选为大元帅，程璧光任海军总长。1918年2月26日，程璧光在广州遇刺身亡，刺杀主使人至今成谜。1919年1月20日，广州军政府追授为海军上将。1922年7月20日追赠其为勋一位海军上将。