湖南湘阴人。字季高。道光举人。后三试进士不第,遂钻研舆地、农政、兵事,尝以诸葛亮自比,被目为狂士。1854年(咸丰四年)入湖南巡抚骆秉章幕,深受信用。1860年(咸丰十年)经曾国藩保荐,以四品京堂襄办军务。招募楚军五千人赴江西、浙江与太平军作战。1862年初升浙江巡抚。1863年(同治二年)率兵攻占金华、绍兴等地,擢闽浙总督次年又陷杭州、湖州,控制全浙。旋进兵福建漳州和广东嘉应州(今梅县),攻灭太平军余部李世贤、汪海洋。1866年创办福州船政局。旋调陕甘总督。次年以钦差大臣督办陕甘军务,率部镇压捻军和回民起义。后在西北兴办兰州机器织呢局等新式企业。1874年授东阁大学士。1875年(光绪元年)授钦差大臣,督办新疆军务,进军讨伐阿古柏,先后收复乌鲁木齐、和阗(今和田)等地,阻遏了俄英对新疆的侵略。1877年阿古柏自杀,其反动政权覆灭。次年建议新疆设省,发展经济与文化,并奏请朝廷与苏俄交涉索回伊犁地区。1881年授军机大臣、总理各国事务衙门大臣。旋调两江总督兼南洋通商大臣。1884年法军侵犯台湾、福建时,奉命以钦差大臣督办福建军务。次年9月5日病逝于福州。著作编为《左文襄公全集》。