范成大字致能，吴郡人。绍兴二十四年(1154)，考中进士。朝廷授予户曹之职，监管和剂局。隆兴元年(1163)，提升为秘书省正字。又多次升调，为著作佐郎，任命他为吏部郎官。有人说他逾越等级，朝廷罢去他的职位，让他管理祠观。
范成大被朝廷起用为处州知州。入宫回答皇帝的提问，陈说力的内容包括三方面：日力、国力、人力，今天全部被不急之务耗费掉，皇上高兴地采纳了他的意见。处州百姓因抗争劳役而吵闹、争论，范成大于是创建了义役，按照家庭贫富程度出钱买田，资助当差的人，甲乙轮流服役达二十年，百姓很是方便。此后范成大进宫上奏，说到此事，皇上于是下诏颁布义役法在各路实行。处州多山田，梁天监年间，詹、南二司马在松阳、遂昌之间修建了通济堰，湍急的溪水流到四十里外，灌溉农田二十万亩。通济堰因年岁久而坏，范成大走访故迹，派人垒石筑防，建立堤闸四十九所，把堤闸立于水的两侧，使上中下灌溉有条有序，百姓深得其利。
朝廷任命范成大为礼部员外郎兼崇政殿说书。乾道年间，《令》规定以绢统计赃物数量，估价低而定罪重，范成大上奏说“：太平年代绢每匹不到一千钱，而估的价超过几倍。绍兴初年绢价递增了五分，价钱有三千足够了。现在绢实在贵，应当比当时的价格翻一倍。”皇上吃惊地说“：这是使百姓陷入困境的法令条文。”于是绢价增为四千，而刑罚减轻了。
隆兴年间朝廷与金再次议和，忘了议定受书的礼仪，皇上曾感到后悔。调任范成大为起居郎，假托是资政殿大学士，充当金国祈请国信使。所送国书是专门为了帝王的陵墓寝庙，这是泛使。皇上当面告诉他受国书的事，范成大请求一起写在信中，皇上不答应。金迎接使者的人仰慕范成大的大名，以致效仿他戴巾帻。到燕山后，范成大秘密地草拟奏章，具体论述接受国书的仪式，把它放入怀中。范成大首次呈进国书，言词慷慨，金朝君臣正认真倾听时，范成大忽然上奏道：“两朝已经结为叔侄关系，而受书礼仪没有确定，我这里有奏章。”于是把插在腰上的手板拿出。金主大吃一惊，说：“这难道是献国书的地方？”金朝左右大臣用手板击他要他起来，范成大跪立不动，一定要把国书送上。不久，回到住所，金主派伴使宣旨听候处理。范成大一直跪着要献上国书，金朝廷上议论纷纷，太子想杀死范成大，越王阻止了他，范成大竟然得以保全气节而归。
朝廷任命范成大为中书舍人。开始，皇上书写崔萛铸钱之案，连及士大夫《政论》赐给辅臣，范成大上奏说：“御笔书《政论》，本意在于严格法纪，整顿积弊。而近日大理寺议定刑罚，顺次加重一级，这不是以严刑换取太平，而是残酷。”皇上称他说的是明智的话。张说被任命为签书枢密院事，范成大起草制书，扣留命令七天不下达，又上疏劝告，张说的任命最终被去除。
范成大知静江府。广西贫乏，专靠盐利，漕臣又把盐利全部取走，于是所属县邑有增加盐价抑配卖给百姓的弊病，皇上下诏恢复钞盐，漕司拘留钞钱平均分给所属各部，但钱没按时到。范成大到广西后，说：“有比这更至关重要的利害吗？”上疏皇上说“：可以强制减去漕司强取的数目，以给各郡县使之宽裕，那么科卖抑配可以被禁止。”皇上采纳了他的意见。几年后，广州盐商上书，乞求恢复客商贩盐，宰相同意他们的意见，拿出大量的银钱帮助他们。人们多认为不好，这个意见发给有关部门讨论，最终没能改变范成大的方法。旧法规定政府所买之马以四尺三寸为限度，皇上下诏加到四寸以上，范成大说互市四十年，不应该突然改变。
任命范成大为敷文阁待制、四川制置使，范成大上疏说：“吐蕃、青羌两次侵犯黎州，而奴儿结、蕃列等尤其狡黠，轻视中国。我应当教练将兵，外修堡寨，还要讲明训练团结的方法，使人人能够作战，这三方面没有钱不行。”皇上赐给度牒钱四十万缗。范成大说西南边境，黎州是要地，应增加能战的士兵五千，请设置路分都监。吐蕃入侵路线有十八条，全部修筑栅栏分别派兵戍守。奴儿结侵入安静寨，派飞山军一千人前往阻击，估计他们三天就会逃跑，结果果然如此。白水砦守将王文才私娶蛮族之女，常常带人攻打边境，范成大用重赏使蛮人互相怀疑，不久，王文才被俘获送到治所，范成大立即杀掉了他。蜀北边境过去有义士三万，是本地的民兵，监司、郡守私自役使他们，都统司又让他们与大军轮流戍边，范成大极力说这样不行，皇上下诏命令遵循旧法。蜀知名士人孙松寿六十多岁，樊汉广也五十九岁，都不愿出来做官，范成大表彰他们的气节，皇上下诏，召用他们，都不愿做官，蜀士从心眼里佩服他们。凡是可用的人才，范成大全部招到幕下，用其所长，不拘于小节，其优秀突出的上书推荐，往往扬名于朝廷，位至二府。
皇上召范成大入宫对话，任命他暂代吏部尚书之职，拜官为参知政事。两个月后，被谏官所弹劾，奉命主管一祠观。被起用为明州知州，上奏请求罢除进献海物。被任命为端明殿学士，不久为金陵统帅。遇到干旱年，上奏调军队储蓄的米二十万石以赈饥民，减去租米五万石。水盗徐五暗中兴事，号称“静江大将军”，范成大抓获他并杀掉。范成大因生病请求休息，皇上提他为资政殿学士，再次主管洞霄宫。绍熙三年(1192)，加职大学士。四年(1193)，范成大逝世。
范成大一向有文才，尤其工于诗。皇上曾令陈俊卿选文士掌管内制，陈俊卿推荐了范成大与张震。范成大自号石湖，著有《石湖集》、《揽辔录》、《桂海虞衡集》流行于世。