Evangélikus lelkész fiaként született a szászországi Röckenben. Miután ötéves korában édesapja meghalt, a család Naumburgba költözött, ahol anyja, nagyanyja, húga és nagynénjei között nevelkedett. Első verseit és zenei szerzeményeit középiskolásként írta, kiválóan zongorázott, Petőfi néhány versét is megzenésítette. A bonni, majd a lipcsei egyetemen teológiát és klasszika-filológiát tanult, behatóan tanulmányozta Arthur Schopenhauer műveit. 1867-ben betegápolóként vonult be kötelező szolgálatra a porosz hadsereghez, de lovasbalesete miatt hamar leszerelték.
1869-ben még diplomája megvédése előtt kinevezték klasszika-filológia professzornak a bázeli egyetemre, Svájcban lemondott porosz állampolgárságáról, és élete végéig hivatalosan hontalan maradt. 1872-ben megjelent A tragédia születése, avagy görögség és pesszimizmus című művében megkérdőjelezte az idilli görögségképet, szerinte a klasszikus görög kultúra szétválaszthatatlan egységgé fonódó kettősségen alapul, a világot a nap vakító fényénél észszerűen elrendező isten, Apolló és a sötét erőket megtestesítő ösztönlény, Dionüszosz engesztelhetetlen harcából táplálkozott.
A Korszerűtlen elmélkedésekben (1873-74) végleg szakított a tudománnyal, ezekben az években baráti szálak fűzték Richard Wagnerhez és annak feleségéhez, Liszt Ferenc Cosima nevű lányához. 1876-ban Bayreuthban ott volt az első ünnepi játékokon, de 1882-ben, a második ünnepi játékokon bemutatott Parsifal miatt megromlott kapcsolata Wagnerrel, akivel aztán szakított is, mert szerinte e művével elárulta mindazt, amit eredetileg a germán hőskultuszra alapozott színháza képviselt, megbocsáthatatlan engedményeket tett a kereszténységnek. Ezt és Schopenhauer tanaitól való eltávolodását is leírta 1878-ban kiadott Emberi – túlságosan is emberi című könyvében, amelyet utolsó Wagnerhez írt levele kíséretében küldött el a zeneszerzőnek. Súlyosbodó szem-, gyomor- és idegbetegsége miatt 1879-ben feladta professzori állását, Svájcban, Olaszországban és Németországban utazgatott, nyugdíjából és baráti adományokból élt. Az 1880-as évek elején írt aforisztikus műveiben a jó és a rossz megkülönböztetésén nyugvó erkölcsöt kritizálta, azt állítva, hogy „Isten halott”. Nietzsche hírhedt kijelentése a keresztény kultúra elmúlására utal, a szöveg következő, kevésbé ismert mondata az, hogy „Mi öltük meg őt.”
1882-ben Rómában találkozott Lou Saloméval, barátja, Paul Rée filozófus párjával, és szerelemre lobbant iránta. A nő visszautasította házassági ajánlatait, és azt ajánlotta, hogy éljenek együtt hármasban, Nietzsche pedig húga, Elisabeth hatására nem sokkal később véget vetett a kapcsolatnak. (Salomé később Friedrich Carl Andreas orientalista felesége, Rainer Maria Rilke, majd Sigmund Freud szeretője lett.)
Az 1880-as években több részben jelent meg látomásos, himnikus nyelven írott műve, az Imígyen szólott Zarathustra, amelynek középpontjában a felsőbbrendű ember (Übermensch) és az örök visszatérés gondolata áll. Nietzsche véget akart vetni a „hagyományos” erkölcsiségnek, amely miatt – szerinte – a gyenge és gondolkozásra képtelen tömeg az alárendeltséget lelkiismeretnek, az attól való függetlenedést rossz lelkiismeretnek tartja. Szerinte az ember eljutott arra a fejlődési szintre, hogy képes legyen felszabadulni e „szolgai erkölcs” alól és mélyebb, kielégítőbb erkölcsöt létrehozni.
Az Übermensch fogalma Nietzschénél az önmagát felülmúlni képes emberre vonatkozik, aki nem retteg az élettől, hanem megváltoztatja azt, úgy vélte, az életképteleneknek el kell pusztulniuk, csak a legkiválóbbak maradhatnak fenn. Az ugyanannak örök visszatérése ugyan távoli rokona a rendre ciklikusan ismétlődő időszakaszok keleti elméleteinek, de nála a semmibe vetett egyén felemelkedését jelenti önmagához, azaz az emberfeletti ember világkorszakának kezdete. Nietzsche lényeges fogalma az általa pontosabban soha nem definiált, ezért az értelmezésnek szabad teret hagyó „a hatalomra törő akarat” (Der Wille zur Macht), eszerint az igazi ember minden gondolata és cselekedete a hatalom megszerzésére irányul, akiben ez nincs meg, szolgaságra rendeltetett.
Kitörni készülő elmebajának jelei egyre sokasodtak (újabb kutatások szerint ezt nem a szifilisz, hanem egy CADASIL nevű ritka genetikai betegség okozhatta). Az apokrif történet szerint Torinóban szemtanúja volt, ahogy egy kocsis az utcán ütött-vert egy lovat, mire sírva borult az állat nyakába (e jelenetre utal Tarr Béla A torinói ló című filmje). 1889. január 3-án idegösszeomlást kapott, Dionüszosz és Megfeszített aláírással zavaros tartalmú sürgönyöket intézett ismerőseihez. Élete hátralévő részét elborult elmével élte le, több klinikán kezelték, majd édesanyja és húga ápolta.
Friedrich Nietzsche 1900. augusztus 25-én halt meg Weimarban. Halála után húga A hatalom akarása (Der Wille zur Macht) címmel adta ki hátrahagyott kéziratait, szabadon kezelve, sőt átírva bátyja szövegeit, ennek is köszönhető, hogy a nácik szellemi elődöt láttak Nietzschében, jóllehet ő az antiszemitizmust és a nacionalizmust is élesen bírálta.
A 19-20. század fordulóján tanításait írók, filozófusok és művészek százai követték, munkásságát a filozófiatörténetben a később megalkotott életfilozófia kategóriába sorolták. A polgári radikálisok, a pszichoanalízis hívei, a nemzetiszocialisták, az egzisztencialisták, a posztmodern gondolkodók egyaránt előfutárukat látták benne. Emlékét a Nietzsche-ház kiállítása őrzi Naumburgban, életművét a mellette álló Nietzsche Dokumentációs Központban kutatják.
