高模翰，又名松，渤海人。颇有膂力，擅长骑射，喜欢谈兵。起先，太祖平定渤海，模翰逃至高丽，高丽王将女儿嫁给他。因为有罪逃回。后因酗酒杀人获罪入狱，太祖知他有才，宽恕了他。
天显十一年(937)七月，唐遣张敬达、杨光远率兵五十万进攻太原，兵锋十分锐利。石敬瑭派人求救，太宗答应了。九月，发兵出雁门，模翰与敬达军交战，败之，太原之围遂解。石敬瑭于夜里出城拜见皇上，相约为父子。皇上召高模翰等赐给酒食，亲自宴饮士卒，士气更加高涨。次日，再战，又败之。敬达奔窜于晋安寨，模翰向皇上献俘。适逢石敬瑭自立为晋帝，光远斩敬达出降，各州全部攻下。皇上晓谕模翰说：“朕自从起兵，经百余战，卿的功劳第一，即使古之名将也没人能超过你。”于是授上将军。会同元年(938)，册礼完成，宴请百官及各国使者于二仪殿。皇上手指高模翰说“：这位是我国的勇将，朕统一天下，此人之力也。”群臣都呼万岁。
及至晋人背反盟约，出师南伐。模翰为统军副使，跟僧遏一起为先锋，攻下赤城，破德、贝诸寨。这年冬，兼统左右铁鹞子军，攻下关南城邑数十。三月，敕虎官杨覃到乾宁军，为沧州节度使田武名包围，模翰与赵延寿聚在一处商议前往援助。不一会儿，只见有光从模翰眼中飞出，萦绕旗矛，光耀夺目犹如流星，很久才消失。模翰高兴地说“：此乃天助之祥瑞！”于是进兵，斩首俘获甚众。因功升为侍中。掠地于盐山，破饶安，晋人震惊，不敢交战。加太傅。
晋派魏府节度使杜重威领兵三十万前来拒战，模翰对左右说：“用兵之法在得体而不在于多。以多欺少，不义之师再多也是一败。这不正是说的晋军吗？”次晨，率麾下三百人迎战，杀其先锋梁汉璋，其余兵马败走。皇上亲自起草诏书加以褒奖，比之为汉代李陵。不久，杜重威等又到滹沱河，皇上召模翰问计。皇上称他说的好，说：“诸将都不及此计。”于是派模翰守中渡桥。待到交战，又败晋军，皇上说：“朕登高观看两军形势，看到卿英勇无敌，好比雄鹰追逐野鸡野兔一般。应该在麟阁中为你画像，赐爵使你子孙世代沿袭。”不久杜重威等投降。皇上进入汴京，加模翰为特进检校太师，封胐郡开国公，赐予玺书、剑器。为汴州巡检使，平定汜水诸地的山贼土贼，迁镇中京。
天禄二年(948)，加开府仪同三司，赐予对衣、马鞍和马络头、名马。应历(951～969)初，征召为中台省右相。至东京，父老欢笑着迎接，说“：您靠打仗起家，挣得一身富贵，实在是乡中荣耀，司马相如、朱买臣之流都还比不上您。”九年(959)正月，迁左相，卒。