汪应辰字圣锡，信州玉山人。他年幼时就很庄重、严肃，不同于一般的儿童，五岁就知道读书，要他回答问题时往往言语惊人，他还认识许多奇异的字。汪应辰家贫没油点灯，他常常拾柴点火看书。汪应辰从别人处借书看，一经过目就不会忘记。十岁时他已能做诗，游学乡校时，郡学博士与他开玩笑说：“韩愈十三岁就能写文章，今天你哪里比得上？”汪应辰回答道“：孔子有三千弟子后才论述天下大道，只有你们依然如此。”
汪应辰未成年，首先参加乡试考中，参加礼部考试，居于前列。当时赵鼎为宰相，招他到自家的馆塾任教，认为他很独特。绍兴五年(1135)，汪应辰考中进士第一名，年仅十八岁。御试策问吏道、民力、兵势，汪应辰回答治国的重要方面，以至诚为根本，在于君主虚心纳询。皇上看了他的回答后，以为他是老成之士，等到公布名次，才知是少年，引见的人夹着汪应辰的胳膊上前拜见皇上，皇上感到很惊讶。赵鼎出列谢恩。过去进士第一名皇上要赐诗，到这时，皇上特地为汪应辰书写了《中庸篇》作为赏赐。汪应辰当初名洋，与姓相连好像有语病，皇上特别为他改名为应辰。皇上想立即授予他馆职，赵鼎说：“就让他先任外朝官职，以培养他成才。”于是皇上授予他镇东军签判之职。按照过去的惯例，殿试第一名不需依次补官，到这时，汪应辰得到一年半假回家。舍人胡寅所批公事文牍说“：近来接见过许多士人，询问治国之道，你未成年，却能讲明帝王以身作则的根本所在，没有邪僻之学迎合世俗的态度。”
汪应辰少年时受学于喻木雩，已经考中进士后，了解到张九成贤良，问过喻木雩后，就跟随张九成游学，学问更加长进。汪应辰初任职，赵鼎为将帅，幕府的事全部询问于他。遇到小旱灾，赵鼎令汪应辰往名山祈雨立即得到回报，越人对他说“：这是相公雨。”赵鼎说“：不对，是状元雨。”
汪应辰被召为秘书省正字。当时秦桧力主议和，王伦使金回国，金人想把河南一带归还宋朝。汪应辰上疏说“：和谈不融洽不是所要担心的，和谈融洽了但国人因循守旧不做准备才使人担心。不同意见争论不休不是所要担心的，异议停止了，但上下互相欺瞒才可怕呀。金即使与我们讲和，但疆场上应各自警戒，以防备他日来犯。今天刚大赦中外罪犯，褒奖宠幸将帅，以为从此开始可以休兵息民了。纵使忘记了许多年积下的耻辱，难道不想想突然可能发生的意外之祸吗？这就是因循守旧不做准备之所以可怕的原因。当朝廷极力排斥群议之初，对持有与朝廷意旨相去甚远的人就加以驱逐，与朝廷意见有较小的不同的人就罢黜，以至于只有一句话迎合了朝廷的意见，就会做破格提拔。所以小人窥见到往上爬的缝隙，轻浮、急躁的人阿谀奉承以求得宠幸，胆小、怯懦的人默默等待被提拔到新的职位，而忠臣正直之士都难以自立于一群小人之间，这就是上下互相欺瞒所以可怕的原因。我希望不要因为与金议和了就可以不做战争准备，应考虑灾祸随时可能到来而予以预防，常常想到敌人好像就要来犯了。”汪应辰的疏奏呈上后，秦桧很不高兴，让他离朝任建州通判，汪应辰于是请求管理祠观，于是他得以回家。汪应辰居住在常山的永年院，这时蓬蒿长满路上，整个院子显得十分萧条，供应的粥又不能按时，人们不能忍受这种困苦，而汪应辰居住在此好像很富裕似的，他更加以修身讲学为己任。从这次开始汪应辰先后三次主管崇道观，他在隐居时，胸中的浩然之气依然不可屈服。
张九成被贬到邵州，所交往的人都断绝了来往，汪应辰不时写信问候他。等到张九成遭父丧，言官仍对他加以攻击，而汪应辰不远千里赶去慰问，人们都认为很危险。汪应辰任袁州通判，经他处理的事情，人们都没有不同意见。他刚到袁州时，有人因为他是书生而轻视他，到这时才知道吏师也比不上他。丞相赵鼎死于朱崖，其亲属扶丧路过袁州郡，汪应辰写文章祭奠他说：“只有您两次登上宰相地位，都是正值艰难危急之时；你一被贬到南方荒凉之地，竟成为我们的生死之别。事情已经盖棺定论，皇上特别恩准允许送回你的尸骨。”官吏把祭文放入火中烧掉了。赵鼎之子借了三个士兵护送灵柩回去，走到衢州境内时，章杰驻守在那里，他禀承秦桧的意愿，指责汪应辰阿谀奉承，是赵鼎的死党，下令抓汪应辰去审讯，并搜遍他的行李，企图查找祭文，结果未找到。这时胡寅送信给秦桧，说这件事不值得追究，事情才得以罢休。
汪应辰被任命为静江府通判，因超过上任期限无人替代，于是汪应辰回去探望母亲。汪应辰继而被差遣为广州通判。当时秦桧所深深忌恨的人是赵鼎、张浚，赵鼎已经死去而张浚却还活着，这不能使秦桧感到痛快。江西运判张常先在信中注释前帅张宗元给张浚的诗，被人告到朝廷，讼词牵连到数十家，秦桧将要诬陷他们图谋不轨而全部加以罢黜。讼词已经准备好，秦桧恰好死去，汪应辰得以幸免。
第二年，汪应辰被召为吏部郎官，升为右司。汪应辰因为母亲年老请求一朝外官职，丞相苦苦挽留他说：“刚刚被提拔重用，我不能答应你。”汪应辰说：“母亲老了，不可以等了。”于是他离朝担任婺州知州。郡里积欠上供钱十三万缗，朝廷令宪司、漕司调查处理，汪应辰说操之过急就会干扰百姓，于是让各县蠲免百姓过去拖欠的钱，去除苛捐暴敛，定期统计，堵塞漏洞，全部补交了上供款。不久汪应辰遭母丧去职，在其母墓侧搭房而居。
服丧期满，汪应辰拜官秘书少监，升为权吏部尚书。李显忠妄报安丰军功应赏的名单五千余人，汪应辰上奏驳回了他。汪应辰任权户部侍郎兼侍讲。汪应辰独自一人承担着艰巨的任务，节省了冗费，他常奏道：“皇上最亲近的扈从转升职位三天后，而堂吏增给的食钱就达一万多；工匠洗涤器皿仅给十万多缗，而堂吏的食钱六十多万缗；雕塑显仁神像，半年的时间还未完成一半，而堂吏食钱已支付了三万缗、银绢六百匹两。其他都类似于此。”皇上惊讶浪费之大，命令吏部加以裁减。
金改变盟约，皇上诏求寻找足食足兵的良策，汪应辰说：“陆贽有句话说：‘将如不是这种人才，兵虽多也不足以依靠；驾驭军队的将帅失去了他的权威，虽然有才干也不能用。’我所担心的，不在于兵力不足，而在于军政没有整顿好。自从与金讲和以来，将士骄惰，士兵不操练，敌人未到就望风而逃，敌人已经退了就假报战功，不仅逃脱了惩罚，而且有的人还得到赏赐。在政局稳定时，诏令就有所不行，一旦危急，谁能听从命令为国家赴难。希望陛下英明果断，赏善惩恶，使人人洗心革面内怀忧患意识，听从上级命令，然后号令必定畅通无阻了。”
绍兴三十二年(1162)，皇上立皇储，因为孝宗的名字与唐代庐江王、晋代楚王相同，诏令改为“晔”，汪应辰认为此名与唐昭宗同，报告左相陈康伯，于是孝宗的名字被改为今天这个。朝廷开会讨论秀王的封爵，汪应辰议定其称号为“太子本生之亲”。意见上报，皇上降旨说“：皇太子的生父，可封为秀王。”不久高宗准备传位给孝宗，打算在传位之日降旨大赦天下，汪应辰说：“唐太宗受位于唐高祖，第二年正月开始改元。”于是皇上听从了他的意见。朝廷又议论改元为“重熙”，汪应辰说契丹曾经以此纪年，于是改为隆兴。朝廷大典礼仪，多是汪应辰所定。
朝廷召集大臣议论太上皇的尊号，李焘、陈康伯私下议论以“光尧寿圣”为号。等到廷议时，有人说：“定尊号始于开元年间，罢于元丰年间，今天不应当恢复，况且太上皇视天下如抛弃的破鞋子，难道还会看重这个？”汪应辰主张这种看法尤其坚决。有人又说：“皇上尊奉父亲，怎么能引用元丰的例子加以比较呢？”于是议状上写了一半，空了一半。第二天，汪应辰又与金安节等十二人各陈己见，大概内容是“光尧”接近“神尧”，“寿圣”是宋英宗的诞辰节的名称，曾用以命名寺观。御史周必大也以此来问，汪应辰回答用“尧”怎可用“光”。这些话传到高宗耳里，高宗于是趁孝宗到德寿宫去之机，说：“汪应辰一向不喜欢我。”于是孝宗下令：尊号的议论，已曾奏明，不容再浪费时间。金安节等人于是奉令不再提。
汪应辰几次请求补为朝外官，于是被任命为福州知州。不久，升为敷文阁待制，推举朱熹代替自己。汪应辰到任二年，正遇朝廷谋求蜀帅，于是以敷文阁直学士之职任四川制置使、成都府知府。汪应辰到宫中辞行，皇上将降诏令他为抚谕使。汪应辰进入四川境内后，写信给宣抚使吴瞞，令他按皇上的抚谕令申严号令。已经到了成都，汪应辰下令免去利路百姓的军饷运输之役，把沿边戍守的士兵迁移到郡内就粮，释放保胜义士，让他们恢复旧业，贮存左藏所消除的白契二百万以备不测，这些措施汪应辰全部奏明实行了。有人说蜀中纲马驿程经由梁、洋、金、房四州，山路险峻，应乘船而下，皇上诏令吴瞞处理此事。执政、大将都同意这种意见，汪应辰与夔州将帅王十朋竭力说这样不合适，于是此事得以中止。夏秋二税的勘合钱，每贯另取二十钱，孝宗曾诏令减去三分之一，有人想增加，汪应辰与两位漕臣一起上奏，说“：勘合钱不以钞统计，而以贯石匹两统计，这是表面上减少了而实际上增加了。以成都一路统计，每年收入三十万，今天加上年增加的为六十万，按四路统计，不知增加了几倍。虽然希望增利的人感到不便，但百姓受到的恩惠增加了。”
吴瞞当时驻扎在蜀的入口处武兴，其兵精为天下第一，吴瞞已经年老又有病，汪应辰私下奏请关陕大将关系到国家的安危，应当预先考虑替补人员。于是执政传下旨令，如果吴瞞不能起床，令制置司暂代其职。不久吴瞞死去，汪应辰于是掌握了宣抚大权，蜀道也肃静了。
虞允文不久以知枢密院事宣抚四川，汪应辰引用张浚的例子，请求罢除制置司，未得到批准。总领所暗中委派官吏考核四川隐匿契税之事，汪应辰奏道：“契税于民不便处有四个方面，一是妨碍农民，使农业荒废，二是纵吏扰民，三是违犯法规、损害教化，四是助长奸情、挑起讼争。比来户部已令人自首，州县收取的已不少，没有收全的，可按法令行事，不应做出这种烦扰之事。”皇上说：“言极有理，立即取消停止考核。”
蜀大旱，皇上诏问救荒之策，汪应辰奏道：“利、阆、梓三州的军马粮料，根据百姓的能力平均分摊，官府虽然支付购买粮料的钱，百姓实际上得不到半价的价钱，如果选派官吏在粮食丰收之地购买，可以使民力得到宽松，州府没钱买粮被束住了手脚，请求给予度牒。”皇上说：“汪应辰治理蜀有声有色，并如此留意民事。”皇上下令给蜀度牒四百，作为购粮本钱赈济百姓，于是汪应辰写信给各漕臣，立即救荒，并把绵、剑和籴之法告诉他们，全蜀百姓深得恩惠。
刘珙拜官同知枢密院事，进言道：“汪应辰、陈良翰、张木式学问、品行、才能，都是我比不上的。”不久，汪应辰得到命令回朝。邛州之安仁年成不好，以致百姓起而为盗，危害到邻郡，汪应辰立即上奏，并令茶马使招安、捕捉盗寇。中旬，杀掉了盗寇的首领，其余的全部安抚。有人询问虞允文说“：汪帅没有隐瞒盗寇之事不报告皇上吗？”宣司于是秘密奏报，派人欺骗汪应辰说：“邛州盗寇之事未敢上报，不清楚制司怎么办？”汪应辰上奏检查自己，虞允文内心感到很惭愧。汪应辰将要离开成都，他代纳了成都一府激赏绢约三万三千九百八十四匹。
冬至，汪应辰入宫觐见，回答皇上的提问，以畏天爱民为内容。皇上说：“你久在蜀地，使我减轻了对西边的担忧，军政民事方面的弊端全部铲除，蜀中除去虚有的税额，百姓得到了实惠。”汪应辰奏道“：去除了虚有的税额那么州县财政宽裕，还有二件弊端未除，一是预借，二是对籴。预借是各州县历年相沿袭下来的，对籴是用以补充州县的亏缺，百姓纳米一石，就需籴一石，官府给百姓的籴米钱或者半价，或者不支付，并多征多取。陛下近来捐出百万用以去除预借的弊端，对籴的祸害只存于几州，希望一起除去，那么弊端全部革除无余了。”
汪应辰拜官吏部尚书，不久兼翰林学士与侍读。他论述爱民的六件事，在庙堂讨论时大家意见不统一，不赞成的人很多。一天，陈良佑进宫对话，皇上告诉他“：汪应辰说你在蜀多放荡不拘。”陈良佑奏道：“我与汪应辰昨同从班，汪应辰请求朝外职，得到衢州的一个职位，我惋惜他的离去，同时奏请挽留他。当时边境来报出现危急，我不知道汪应辰是为了个人考虑，我的请求已经奏明皇上，汪应辰因此对我大为忿恨，于是因为这件事中伤我。”皇上说“：是你奸邪呀！”
汪应辰在朝廷多方革除弊端，宫中贵人对他都侧目而视。德寿宫正用砖修石池，在池内用水银使金凫鱼飘浮于上，孝宗经过此地，高宗指给他看说：“宫内水银正缺乏，这是从汪尚书家中买来的。”孝宗大怒说“：汪应辰力说我置房廊与民争利，自己却贩卖水银。”汪应辰知道后，极力请求去职。恰好又发布发运均输的旨令，汪应辰叹道：“我不可能留下了，只是竭力辨白冤屈，那么请求补朝外官一定能得到。”于是他竭力论述这件事有害无利，于是以端明殿学士之职任平江府知府。
韩玉受旨挑选马，经过平江郡，汪应辰在礼节上对他有所简慢。韩玉回朝廷后，谗言于皇上说；“我所经过的州县，没有像平江郡那样不安定的。”皇上怪罪汪应辰。平江的米纲运到了京城，其米的数量有亏损，有人报告皇上知道，汪应辰被连贬几级。汪应辰竭力支撑着病体请求管理一祠观，从此在家卧床不起，淳熙三年(1176年)二月死于家中。
汪应辰接人待物温雅谦逊，遇到事情固执己见不回头，以致流落在岭峤十七年。秦桧死后，汪应辰才回到朝廷，他刚正不阿，敢说并毫不避讳。少年时他跟随吕居仁、胡安国游学，张木式、吕祖谦很器重他，告诉他达道的方法。汪应辰曾解释说克己之私如用兵克敌，《易》能去除仇恨消除欲望，《书》能使人坚决限制饮酒，惩窒、刚制都是克胜的意思，可以不经常检查吗？他对义理如此精通。汪应辰好贤乐善，这是出于他的天性，尤其对人十分友爱，曾把祖先的田地让给其兄汪衢，即使没房子住也不后悔。其子汪达，继他之后考中进士，官至吏部尚书、端明殿学士。