孔颖达字冲远，冀州衡水人。他的祖父孔硕，是北魏南台丞，父亲孔安，北齐时任青州法曹参军。颖达八岁从师学习，每天诵读千多字的书籍。到成年后，他更加明悉《左氏传》、郑玄注的《尚书》、王弼注的《周易》、《毛诗》、《礼记》这五部儒家经典，还擅长算术和历法，会写文章。同郡刘焯是名扬海内的学者，颖达上门求教，刘焯起初很轻视他不以礼相待，等到颖达请教质疑答难问对，多出人意料，刘焯立即改变了态度，以礼相待。孔颖达坚决告辞回家，刘焯本想留他共同磋商学问，他也没有答应，回家从事教学授徒的工作。隋炀帝大业初年，颖达应举明经科获及第，授任河内郡博士。当时隋炀帝召集各郡儒学官吏到东都洛阳，命令他们与国子监的秘书学士一起论辩经学中的问题。颖达论难答对舌战群儒而一举夺魁。那时颖达最年轻，那些先辈宿儒因被他驳倒羞愤怀恨，暗中派刺客谋害颖达，礼部尚书杨玄感把孔颖达藏匿在府中，因此才幸免于难。不久颖达补太学助教。接着隋朝大乱，颖达避难到武牢。太宗平定王世充后，召颖达为秦府文学馆学士。武德九年(626)，提升颖达授他国子博士。贞观初年(627)，颖达受封曲阜县男，转任给事中。
当时太宗刚刚即位，留心各种政务，颖达多次进谏忠言，更加受到太宗亲近信任。太宗曾经问他说“：《论语》说‘：以能问于不能，以多问于寡，有若无，实若虚。’是说什么？”颖达回答说“：圣人设施教化，是想使人因谦让而愈有光辉。自己虽然有才能，不骄傲自大，依旧向没有才能的人求访能做到的事。自己的才艺虽然多，仍然认为少，却向才艺少的人求教更多的。自己虽然有知识却像没有知识的人一样，自己的知识很充实却像知识空虚的人一样，不仅仅匹夫庶人要这样，帝王的德行，也应该像这样，帝王内心蕴藏着神明，外表却需表现得沉静无为，使别人感到深不可测，度不可知。《易经》称这是‘以蒙养正，以明夷莅众’，如果处在极其尊贵的地位，炫耀聪明，凭才势压人，文过饰非拒不纳谏，那么上下就会感情隔阂，君臣之间思想相互背离，自古以来国家的灭亡，没有不是因为这样而造成的。”太宗非常满意他的回答。
贞观六年(632)，颖达接着被任命为国子司业，过了一年多，又迁升为太子右庶子，依旧兼国子司业。与群儒到明堂议论礼历、经义，都采用他的意见。又与魏征撰成了《隋史》，被加位散骑常侍。贞观十一年(637)，又与朝中贤德的人修订《五礼》，所有疑难不通晓的问题，都经商议做了定论。书成之后，晋爵为子，朝廷赏赐绢帛三百段。由太子废为庶人的承乾命令孔颖达撰《孝经义疏》，颖达根据文章表达意理，更加发扬光大以正言讽谏的方法，学者都颂扬他。太宗因为颖达在东宫多次纠正劝谏太子，太宗给他和于志宁各赐黄金一斤、绢百匹。贞观十二年(638)，拜他为国子祭酒，仍旧在东宫给太子讲学。贞观十四年(640)，太宗亲自到国学观举行祭祀先师的释奠大礼，命孔颖达主讲孝经，讲完了，颖达进献《释奠颂》，太宗手诏褒奖赞美他。后来承乾不遵循法度，颖达常常冒犯太子的威严直言规劝他。承乾的乳母遂安夫人对孔颖达说：“太子成长，怎么适宜多次受到人在当面斥责他的过失。”颖达回答说“：蒙受国家的厚恩，即使死也没有什么遗憾的。”直言谏劝更加恳切，承乾不能接受。
这以前，孔颖达与颜师古、司马才章、王恭、王琰等群儒受诏命撰定《五经》义训，共一百八十卷，名叫《五经正义》。太宗下诏令说：“卿等博识通达古今，经义名理详备广博，考证前辈儒家的不同学说，符合圣人精深的主张。确实是不朽的。”交给国子监施行，赐给颖达绢帛三百段。这时又有太学博士马嘉运驳颖达所撰的《五经正义》，太宗下诏命颖达重新审定。审定正义的事终究没有完成。贞观十七年(643)，颖达因为年老辞官归居，贞观十八年(644)，在凌烟阁上为他画像，颂扬他说：“儒学修养很高，有当年孔子之风。讲经时见精义，像彩霞满天，演说辩驳像狂飚骤起。”贞观二十二年(648)，颖达去世，太宗特许他陪葬昭陵，赠封太常卿，谥号为宪。