1913年10月15日,习仲勋出生于陕西省富平县淡村镇中合村一贫农家庭。
1926年5月,习仲勋在富平县立诚中学高小读书时,加入中国共产主义共青团。
1928年4月,习仲勋在狱中转为中国共产党党员。出狱后,在家乡从事农民运动。
1930年1月,习仲勋被派往杨虎城部警备骑兵第三旅开展兵运工作。
1932年,习仲勋发动两当兵变。失败后,转赴渭北、三原开展革命工作。
1933年3月始,习仲勋先后任陕甘边游击队总指挥部政委、中共陕甘边特委军委书记、陕甘边革命委员会副主席,参与创建以照金为中心的陕甘边革命根据地。当中共陕西省委书记杜衡(后叛变)执行“左”倾冒险主义,提出放弃照金根据地并南下渭(南)华(阴)失败后,参与创建以南梁为中心的陕甘边革命根据地。
1934年2月始,习仲勋先后任陕甘边革命委员会主席,中共陕甘边特委代理书记、军委书记,陕甘边苏维埃政府主席。参与领导军队反击国民党军“围剿”。
1935年9月,习仲勋在错误“肃反”中被关押,中共中央领导人长征到达陕北后获释。
1936年1月,习仲勋任中共关中特委常委、苏维埃政府副主席。同年6月参加西征,曾任中共环县县委书记。9月调回关中任中共关中特委书记、游击队政委。抗战爆发后,任中共关中地委书记、公署专员、军分区和关中警备区第一旅政委。
1942年7月,习仲勋调任中共西北中央局党校校长。
1943年2月,习仲勋任中共绥德地委书记兼绥(德)米(脂)警备区和独立第一旅政委。
1945年6月,习仲勋当选为中共第七届中央候补委员。同年7月,任陕甘宁边区集团军政委,与司令员王世泰率部在淳化爷台山反击国民党军进犯。抗战胜利后,曾任中共中央组织部副部长。
1945年10月,习仲勋任中共中央西北局书记,兼任陕甘宁晋绥联防军政委。
1947年始,先后任陕甘宁野战集团军政委、西北野战兵团副政委、西北人民解放军野战军副政委。协助彭德怀指挥保卫延安、陇东和三边战役。同年7月,再次兼任陕甘宁晋绥联防军政委,与贺龙统一领导西北地方武装和后方工作。
1949年2月起,习仲勋任西北军区政委、中共中央西北局书记。新中国成立后,任中央人民政府委员、人民革命军事委员会委员,西北军政委员会副主席、代主席。
1950年9月,习仲勋任中共中央宣传部部长,兼任政务院文教委员会副主任。
1953年9月,习仲勋任政务院(后改国务院)秘书长。
1956年9月,习仲勋当选为中共第八届中央委员。
1959年4月至1962年10月,习仲勋任国务院副总理兼秘书长。
1962年8月,康生在中共八届十中全会上,借小说《刘志丹》陷害习仲勋,把习仲勋等人定为“习仲勋反党集团”。关键时刻,周恩来提出:不能把习仲勋定为“敌我矛盾”,保护了习仲勋。但前后使习仲勋蒙冤16年。
1978年3月,习仲勋被选为第五届全国政协常委,后任中共广东省委第二书记、第一书记,兼任广州军区第二政委。同年12月,被增选为中共第十一届中央委员。
1979年,习仲勋任广东省人民政府省长。
1980年1月,习仲勋兼任广州军区第一政委。同年9月,被补选为第五届全国人大常委会副委员长。
1981年6月,在中共十一届六中全会上,习仲勋被增选为中央书记处书记。
1982年9月,习仲勋当选为中共第十二届中央政治局委员、书记处书记,负责中央书记处日常工作。
1988年4月,习仲勋被选为第七届全国人大常委会副委员长兼任内务司法委员会主任委员。
1993年以后,习仲勋不再担任党和国家领导职务。
2002年5月24日,习仲勋在北京病逝。享年89岁。