1562年（嘉靖四十一年）  生于南直隶松江府上海县（今上海市）。

1581年（万历九年）中金山卫秀才；娶吴氏（吴小溪女）为妻。

1596年（万历二十四年）上海赵凤宇家教书，赵凤宇出任广西浔州知府，随往浔州。经韶州时，识天主教士郭居静。

1597年（万历二十五年）赴北京应顺天府乡试，中第一名举人。

1600年（万历二十八年）在南京与利玛窦第一次见面。

1603年（万历三十一年）在南京从罗如望受洗，入天主教，教名“保禄”。

1604年（万历三十二年）北京会试，中八十八名进士；殿试三甲五十二名。入翰林院学习。

1607年（万历三十五年）庶吉士期满，任翰林院检讨。与利玛窦合译《几何原本》前六卷，并序，在北京刻版。

1608年（万历三十六年）在家守制，继续整理编写《测量法义》等三书。同时，从事农学研究。

1610年（万历三十八年）复翰林院检讨原职。与李之藻共同校订《同文算指》。

1612年（万历四十年）充修簒官。译《泰西水法》成，并序。

1614年（万历四十二年）在天津屯田。撰《刻同文算指序》。

1617年（万历四十五年）晋升左春坊左赞善，仍兼翰林院检讨。赴宁夏，册封庆王。在天津试种水稻成功。

1619年（万历四十七年）任廷试掌卷官。上疏提出对辽东用兵的战略和策略。总理练军事务。

1623年（天启三年）晋升礼部左侍郎兼翰林院侍读学士、协理詹事府事、簒修神宗实录副总裁，未到任。

1627年（天启七年）编成《农政全书》初稿。选辑论兵事的奏议书牍等文稿，刊成《徐氏庖言》五卷。

1628年（崇祯元年）奉旨起补原职。充经筵讲官。

1629年（崇祯二年）晋升礼部左侍郎，回部管事。奉旨指挥训练京兵。

1630年（崇祯三年）奉旨造炮。晋升礼部尚书兼翰林院学士，协理詹事府事。撰治历疏稿九篇。

1633年（崇祯六年）晋升太子太保、礼部尚书兼文渊阁大学士。十一月八日卒。崇祯皇帝下旨，赠少保，谥文定，加赠太保。