1906年生省,山西省垣曲县人。1929年考取北平清华大学经济系。1932年参加北平社会科学家联盟。1933年4月加入中国共产党,5月大学毕业。曾任北平《世界日报》国际栏和天津《中国新报》副刊编辑。1936年回太原参加山西牺牲救国同盟会,任总会宣传部部长。 1937年10月调任牺盟洪赵中心区宣传委员,第二战区司令长官部随营学校二分校教育长,决死2纵队随营学校代校长。1938年春临汾失陷,山西第六行政区组成以裴丽生为主任的河东办事处,领导霍县、灵石、洪洞、赵城、临汾等县部分地区的政权工作,以适应日军侵同蒲路沿线后将该行政区分割为河东、河西的局面。按照中共山西省委武装部、洪赵特委和牺盟洪赵中心之决定,由他代表第六区行政专署、牺盟洪赵中心区和决死2纵队,在隰县东垣上留村宣布将隰县人民武装自卫队(2个大队700余人)改编为决死2纵队游击4支队及其任命名单。后任山西第三行政专署副专员,晋察鲁豫边区太岳行署副主任、中共党组书记,太行行署主任。 解放战争时期,在临汾、晋中、太原战役中,他分别担任后勤司令部司令员。在攻克临汾战役中,75天内共动员民工、民兵、车辆折工500余万。其中随军常备担架民工1.5万人、常备民兵3000余人、各种运输大车7.7万多辆,动员援助材料38.2余万件、粮食1222万余公斤、草料517万余公斤、柴炭850万余公斤。民工民兵伤亡中毒共713人,除受伤中毒者立即送医院救治外,对152名牺牲者指令各县分别抚恤追悼,牲畜死伤384头均评价赔偿。太原战役期间,他作为后勤指挥部第1负责人,精心组织指挥晋中、晋绥、太行、太岳、北岳、冀中等解放区圆满完成了巨大而复杂物资供应和后勤保障任务。共计动员直接支前人数为40.5万人,畜力4.9万余头,运送弹药4000吨,供给粮食20万吨,收治伤员3万余人,供应高峰时吃粮人数67.2万人。各个战役的胜利,都是根据地人民全力支援的结果。1949年2月,华北人民政府将晋中行署与太原市合并成立太原市人民政府,任命裴丽生为市长,且兼任太原市委常委、太原市军事管理委员会委员,1949年9月,任山西省人民政府副主席兼中共山西省委常委。 新中国成立后,历任太原市市长,山西省人民政府第一副主席、代主席,中共山西省委第二书记,山西省人民政府主席兼省财政经济委员会主任、省政协主席,华北行政委员会委员,山西省省长,中国科学院秘书长、副院长,中国科协副主席、党组书记,国家科委党组成员、纪律检查委员会书记,全国政协常委,中国老区建设促进会会长等职。他是中共八大和十二大代表,第三届全国人大代表。2000年3月18日在北京逝世,享年94岁。