范祖禹字淳甫，一字梦得，成都华阳人。他出生时，母亲梦见一伟岸男子身披金甲进入寝室，说：“我是汉代将军邓禹。”既而醒来，好像还看见此人，于是取名祖禹。从小成为孤儿，叔祖父范镇抚育他像自己的儿子。祖禹自己认为幼失怙恃，身世孤单，每过年时亲戚宾客庆集，他却忧伤好像无所容身，闭门读书，从没有参预应酬请托。不久以后到达京城，所有与他交游的，都是一时著名人物。范镇器重他说：“这个孩子，是天下士人。”
中进士甲科。跟随司马光编修《资治通鉴》，在洛阳十五年，不事职位的升迁。书修成，司马光推荐他任秘书省正字。当时王安石当权，尤其爱重他。王安国与祖禹友善，曾告诉王安石看重他的意思，祖禹终没有前去拜见。富弼致仕后居住在洛阳，向来严肃刚毅，杜门很少与人交接，惟独厚待祖禹；病情加重，召见祖禹授以密疏，大致是议论王安石误国以及新法的危害，言辞极为愤慨中肯。富弼去世，人们都认为不可以上奏，祖禹最终上奏了此事。
神宗去世，祖禹上疏论丧服之制说：“先王制作礼仪，君服与父服相同，都是穿斩衰朝服，服期三年，大概是担心为人臣者不以父事其君。自从汉代以来，不只是人臣不按丧礼规定穿戴丧服，人君也不守三年之丧。国朝自祖宗以来，外廷虽然采用易月的制度，宫中实行三年丧服制。君主丧服如古代，但臣下还是依照汉代制度，所以十二天而为周年祭，一个月而又为周年祭，二十四天而为三年满，二个月又为三年满。既以日为之，又以月为之，这于礼制无所依据。古代二年而三年满，隔月而脱下孝服。礻覃，是除丧服的祭名，不是丧服的种类。现在却为之穿浅色丧服三天后脱下，这是不遵守成规定法的礼制。丧服既除，到葬礼时又穿上，附祭于先庙后即是吉祥，仅仅八个月而就纯粹吉祥，无所不佩带，这又是礼制之没有浸润。每月的初一、十五，大臣们穿着上朝的衣服来到殡宫，这是以吉服临丧；人主穿丧服在上，这是以先帝的丧服作为人主的私丧，这二者都是礼制所不安的。”
哲宗即皇帝位，提拔祖禹为右正言。吕公著执政，祖禹因女婿的嫌疑辞谢，改为祠部员外郎，再次辞谢。被任命为著作佐郎，修《神宗实录》检讨，升任著作郎兼侍讲。
神宗已经二周年祭，祖禹向宣仁太后上疏说“：现在吉祥才开始，服御一新，奢侈节俭的端倪，都是由此开始。凡是可以荡心悦目的，不应该比以前更厉害。皇帝圣性未定，见节俭则节俭，见奢侈则奢侈，所以训导成德，举止应该有制可依。现在听说奉宸库取珠宝，户部使用黄金，其数量很多，恐怕无限度增加，希望在没有发生之前予以制止。崇俭敦朴，辅养圣性，使目不视美色，耳不听淫声，不符合礼仪的不说，不符合礼仪的不动，那么学问日增，圣德日隆，这是国家无疆的福运。”按照过去的旧例，孝服脱下后应开乐置宴，祖禹认为因脱下孝服而开乐置宴，就像脱下孝服而庆贺，不是君子不得已而脱下孝服的意思，这不可以。
夏天暑热暂时废除讲读，祖禹说：“陛下今天学与不学，关系到今后国家的治乱兴衰。如果好学，那么天下君子称慕，希望立在朝廷，以正直之道事奉陛下，辅佐德业，而致于太平；如不学，那么小人都动心，致力于为邪说谄媚，用以窃取富贵。而且大凡人之增长学问，没有不是在年少之时，现圣质日长，几年之后，恐怕会没有像今天这样专心，私下替陛下可惜。”升任起居郎，又诏试中书舍人，都没有接受。吕公著去世，召拜右谏议大夫。首先上疏论人主正心修身的要旨，请太皇太后每天以天下之勤劳、百姓之疾苦、大臣们的邪恶正直、政事的得失，开导皇帝之心，把这些明明白白存于心中，使今后众说不能迷惑他，小人不能进用。
蔡确已经获罪，祖禹说：“自从乾兴年以来，不窜逐大臣六十多年，一旦实行，流传四方，无不震惊耸动。蔡确离开相位已很久，朝廷中大多不是他的党羽，间或有偏见异议的，如果一切都认为是依附蔡确而将他们除去，恐怕刑罚失中，而且人情不安。”
蔡京镇守蜀州，祖禹说：“蔡京小有才能，不是正直之士。如果使他镇守成都，他回来，当会让他执掌朝政，不应推重助长。”当时执政大臣打算在新法旧法中有所创立。祖禹认为朝廷既然已察觉王安石新法是不对，只应恢复祖宗旧制，如果出于新旧之间，两用而兼存之，那么纪纲会败坏。升任给事中。
吴地发大水，诏令拿出百万斛米、二十万缗钱赈济救灾。谏官认为报告灾情的人是妄言，请求加以验证考实。祖禹封回其奏章，说：“国家根本，仰给于东南。现在一方赤子，呼天赴诉，开口向上要吃，以解脱朝夕之急。上奏灾情即使稍有夸大，正当略而不问。如果稍加惩责，恐怕今后没有人敢说话了。”
兼任国史院修撰，为礼部侍郎。论选择监司守令说“：祖宗划分天下为十八路，设置转运使、提点刑狱，收乡长、镇将的权力全归于县，收县的权力归于州，州的权力归于监司，监司的权力归于朝廷。上下相维，轻重互相制约，建置的方法，最为适宜。付给监司一路，付给守臣一州，付给令宰一县，都是与天子分土而治，这难道不可以选择吗？祖宗曾有考课制度，专门察访各路监司，置簿书在中书，以稽考其大要。现应委托吏部尚书，取应为知州的，分条别列功绩情况上报三省，三省召见考察，如果其人可以任用，就按次序列表任用。到任，就令监司考核他的课绩，一年之后，可以比较优劣而进行进退升降。这样就得人必多，监司、郡守得人，县令没有才能，不是所要担心的。”
听说宫中寻找奶妈，祖禹认为皇帝已十四岁，不是近女色的时候，上疏规劝进德爱身，又请求宣仁太后保护皇帝的身体，言辞极为恳切。不久宣仁太后谕示祖禹，认为外面的议论都是虚传，祖禹又上疏说：“我说皇帝进德爱身，应常常以此为戒。太后保护皇帝的身体，也希望因此不要忘记。现外面议论虽然是虚传，也足以为预先之戒。我侍奉于左右，有道听途说，实在怀着个人忧虑，因此不敢避妄言之罪。凡是事情在没发生之前说出来，则诚然为过失，等到事情发生后，则又来不及，言之有什么益处？陛下宁可接受事情没有发生之前的进言，不要使我们有来不及的后悔。”被授予翰林学士，因叔父范百禄在中书省，改任侍讲学士。范百禄离开中书省，祖禹重新任翰林学士。范氏从范镇到祖禹，连续三世位居禁林，士论认为荣耀羡慕。
宣仁太后去世，中外议论纷纷，人人怀着观望的心情，在职位的人害怕恐惧，没人敢说话。祖禹担心小人乘机危害政治，于是上奏说：“陛下刚总持各种政务，邀请会见大臣们，这是国家兴替的根本，社稷安危的时机，百姓休戚的端倪，君子小人进退消长的时候，天命人心去就离合的时候，能不害怕吗？太后对宗庙社稷有大功，对百姓有大德，九年之间，始终如一。然而小人们怨恨，也为数不少，必定将以太后改变先帝的政治、逐斥先帝的大臣为言，以从事挑拨离间，这不可以不觉察。太后顺应天下人心，变而更化。既然改变熙宁新法，那么制定制度的人有罪当予退斥，至于将他们贬逐，那也是顺应众言。他们都是上辜负先帝，下辜负百姓，天下所仇恨而想要除去的人，太后贬逐他们，岂是单纯因感情上的厌恶憎恨呢！只有辨别分析是非，深拒邪说，有以奸言迷惑众人听觉的，付之典刑，痛罚一人，以警告那些众多的邪恶之徒，那么就安定无事了。这些人既误了先帝，又想要贻误陛下，天下大事，哪里还经得住小人再破坏呢？”起初，苏轼约祖禹一同上奏章论列，谏书已经写好，见到祖禹的奏疏，就附名同奏，说“：您的文章，是经世之文。”终不再拿出他的稿子。
祖禹又说“：陛下继承六世遗留下来的功业，应该思考天下是祖宗的天下，人民是祖宗的人民，百官是祖宗的百官，公府仓库是祖宗的公府仓库。一言一动，就如同祖宗临驾在上，质问在旁，那么可以长久享有天下人的拥护。太后以大公至正为心，废除王安石、吕惠卿所制造的新法，而实行祖宗旧有的政治。因此社稷危急而恢复安定，人心离散而恢复合聚，乃至辽主也告诫他的臣下不要惹起事端说‘：南朝专门实行仁宗的政治了。’外夷的情况是这样，中国的人心则可见一斑。太后日夜苦心劳力，替陛下立下了太平的基础。希望陛下以静守之，恭己以临之，虚心以处之，那么大臣们的邪恶正直，万事的对与错，都在圣心中一目了然。小人之情专门为了私人自己，所以对公不利；专门为邪说，所以对正直不利；专门好动，所以对静不利。希望陛下痛心疾首，作为刻骨铭心的教训。”奏章多次呈上，没有得到答复。
忽然有圣旨召见十多个内臣，祖禹说“：陛下亲自处理政务以来，四海侧耳细心静听，没听说陛下访一贤臣，而所召见的乃先是内侍，天下人一定认为陛下宠爱近臣亲信，希望陛下马上赐令追回改正。”因而请求召对，说：“熙宁初年，王安石、吕惠卿制造新法，全变祖宗的政治，多引用小人以致误国，功勋旧臣被排斥不用，忠心正直之士相继被引用去远地。又用兵开边，结怨外夷，天下愁困贫苦，百姓流离迁徙。好在先帝觉悟，把他们两人解职放逐，但所引用的众多小人，已经布满中外，不可以再除去。蔡确连续兴起大狱，王韶开创攻占熙河，章..开拓五溪，沈起扰乱交管，沈括、徐禧、俞充、种谔兴起制造西部战事，军民死伤人数都不下二十万。先帝临朝哀悼后悔，认为朝廷不得不承担这个罪责。及至吴居厚在东京实行铁冶法，王子京在福建实行茶法，蹇周辅在江西实行盐法，李稷、陆师闵在西川实行茶法、市易法，刘定在河北教保甲，百姓都愁痛哀怨，家家思乱。依赖陛下与太后起而挽救，天下百姓，好像解除了被人倒挂着的痛苦。只是向来所被斥退放逐的人，窥探等候事变，妄想陛下不认为修改法令制度是对的，如果这些人得以到陛下身边，必定进呈奸言。万一偏听致信而又任用他们，我担心国家从此衰颓，不再振兴了。”又议论“：汉、唐灭亡，都是由于宦官。从熙宁、元丰年间，李宪、王中正、宋用臣等人当权总持兵权，权势震灼。王中正兼任四路干办官，口头命令招募军队，州郡不敢违背，师徒受冻挨饿，死亡最多；李宪陈述再举之策，导致永乐被击破陷落；宋用臣兴起土木工役，没有时间休息，与商人争微薄利润，为国家聚集怨恨。这三人，即使是加以杀戮，不足以谢百姓。李宪虽已死去，但王中正、宋用臣还在，现召见内臣十人，而李宪、王中正的儿子都在其中。二人既然入朝，那么王中正、宋用臣必将又被任用，希望陛下考虑。”
当时继承神宗所实行的新法的议论已兴起，有以章..为宰相的意思。祖禹极力说章..不可以任用，没被同意，于是请求外任。哲宗且打算大加任用祖禹，但内外阻止的人很多，就以他为龙图阁学士知陕州。言官论祖禹修《神宗实录》诋毁诬陷，又摘取他劝谏禁中雇请奶妈的事，连续贬逐为武安军节度副使、昭州别驾，指定在永州、贺州居住，又移居宾州、化州而去世，终年五十八岁。
祖禹平常谦恭谨慎，不讲别人的过错。到遇到事情，则辨别是非，一点不隐瞒。在迩英殿守经据正，献纳尤多。曾讲《尚书》至“内作色荒，外作禽荒”六句话，拱手再次朗读，站着说“：希望陛下留意听讲。”皇帝再三点头，才退下。每次当要侍讲的前天晚上，必定端正衣服帽子，好像在皇帝的侧边，命子弟侍读，预先研求讲解的学说。开列古义，参考时事，语言简练而且适当，没有一句长话，义理明白，文采鲜艳成文。苏轼称他是讲官第一。
祖禹曾进呈《唐鉴》十二卷，《帝学》八卷，《仁皇政典》六卷。而且《唐鉴》深明唐代三百年治乱，学者尊重他，目为“唐鉴公”。建炎二年(1128)，追复为龙图阁学士。儿子范冲，绍兴年中官至翰林侍读学士，《儒林》有传。