清光緒十五年（1889年）中舉，援例為內(nèi)閣中書，升侍讀、戶部郎中。后又考入總理各國事務(wù)衙門章京，以明敏謹(jǐn)慎著稱。

　　光緒二十七年（1901年），辛丑和議初有頭緒，沙俄帝國提出要求，妄想在山東享受特別權(quán)利，并以決裂為恫嚇，迫簽專約，汪大燮洞察形勢(shì)，上書陳述利害，提出不能于和約外別訂專約的意見，為清廷所采納，拒絕了沙俄帝國無理要求。由是以熟悉外情而知名。1902年任留日學(xué)生監(jiān)督，次年，任外務(wù)部左參議。1905年任駐英公使。1907年回國，不久與達(dá)壽、于式枚等人任考察憲政大臣，出訪英、日、德等國。宣統(tǒng)二年（1910年）六月，進(jìn)書“汪大燮進(jìn)考査英國憲政編輯各書”（《清史稿·宣統(tǒng)皇帝本紀(jì)》）。1914年，任教育總長，汪大燮明言廢除“中醫(yī)”之舉：“余決意今后廢去中醫(yī)，不用中藥。所請(qǐng)立案一節(jié)，難以照準(zhǔn)�！边@是近代中國第一次廢中醫(yī)之議。在抗議人士不斷的請(qǐng)?jiān)赶拢��?dāng)時(shí)的北洋政府回應(yīng)：“非有廢棄中醫(yī)之意”，事情算是不了了之。1917年11月22日，汪大燮代理國務(wù)總理。同孫寶琦、錢能訓(xùn)合稱“三老”。

　　晚年熱心教育，創(chuàng)辦北京平民大學(xué)，任董事長兼校長，并致力于紅十字會(huì)等慈善事業(yè)。編有《英國憲政叢書》、《分類編輯不平等條約》。民國18年1月5日逝世，終年71歲。

1902年至1905年，汪大燮出任駐法公使，后還兼任駐西班牙公使。在歐期間，他用心考察列強(qiáng)政情，參觀兵工廠、機(jī)器廠，思想日趨維新。1904年，他上書清廷，倡言立憲，成為清朝大臣中第一個(gè)明確提出“立憲”的人。其時(shí)，有一湖北籍留德學(xué)生王發(fā)科，因參加興中會(huì)被另一滿族留學(xué)生以言語威脅。王發(fā)科膽小怕事，遂與湯薌銘合謀盜取了孫中山的文件包，內(nèi)有機(jī)密文件和興中會(huì)會(huì)員名單。二人如獲至寶，交至駐法公使館以求“戴罪立功”。不料，汪大燮不僅沒有嚴(yán)查，反而叱令二人將文件包送還，還派人密函孫中山“危險(xiǎn)速逃”。汪大燮思想之進(jìn)步，由此可見一斑。

　　1905年年底汪大燮歸國，即署理順天府尹。1907年任駐德公使。當(dāng)時(shí)德國正欲交好中美，共抗英日，汪大燮即奏請(qǐng)清廷借機(jī)收回青島主權(quán)，后知收回青島無望，于1908年辭職回國。

　　汪大燮與奕劻是姻親，1909年10月，受奕劻推薦，汪大燮得任山東巡撫。上任不久，他即大展身手，開始立憲活動(dòng)，還向德國收回了部分鐵路路權(quán)，為時(shí)人所稱頌。

　　辛亥革命爆發(fā)后，汪大燮順應(yīng)民意，于11月13日宣告山東獨(dú)立，自任山東都督。同時(shí)他又向朝廷解釋是“奏請(qǐng)獨(dú)立”，目的是應(yīng)付時(shí)局，伺機(jī)恢復(fù)。11天后，袁世凱以強(qiáng)硬手段迫使汪大燮宣布取消獨(dú)立。經(jīng)此大變，汪大燮心力交瘁，告病辭職。

　　1912年冬，袁世凱委任汪大燮為考察日本實(shí)業(yè)專使，出使日本，以示友善。第二年，又起用汪大燮為外交總長，取代陸征祥處理中俄外蒙問題。1913年11月5日，兩國簽署《中俄聲明文件》，埋下了外蒙古脫離中國的惡果。

　　1914年，汪大燮連任徐世昌內(nèi)閣外交總長，并兼代國務(wù)總理。夏，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，日本趁機(jī)拋出“二十一條”，汪大燮拒絕接受日本要求，遭到反對(duì)后，主動(dòng)辭去總理職務(wù)。之后，汪大燮先后擔(dān)任過財(cái)政總長、稅務(wù)督辦等職務(wù)，周旋于北京官場(chǎng)。一戰(zhàn)結(jié)束后，他聯(lián)合各界人士，發(fā)起取消不平等條約和收回租界運(yùn)動(dòng)。

　　1923年，曹錕賄選成為總統(tǒng)，為收買人心，他在1924年1月授意眾議院推舉汪大燮為內(nèi)閣總理。7月，因汪大燮反對(duì)金佛郎案與財(cái)政總長王克敏發(fā)生沖突，被迫辭職下臺(tái)。汪大燮此次擔(dān)任國務(wù)總理，不過短短半年時(shí)間。

　　1925年8月，北京政府任命汪大燮為駐蘇第一任特命全權(quán)大使，成為民國外交史上第一位駐外大使。后因經(jīng)費(fèi)問題遲遲不得到任及中蘇關(guān)系發(fā)生動(dòng)蕩，汪大燮在1927年3月辭職，正式退出政壇。

　　1927年，汪大燮赴天津靜養(yǎng)，并從事慈善文教活動(dòng)，1928年，定居于上海。晚年的汪大燮為人清廉，樂善好施，但他舉債投資失敗，生活終究拮據(jù)起來。1931年2月3日，汪大燮胃病發(fā)作，醫(yī)治無效，在上海病逝，享年77歲

　　汪大燮被稱為最虧的內(nèi)閣總理。1924年初，曹錕剛剛送走了斗爭(zhēng)復(fù)雜的高凌霨代內(nèi)閣，找到年過六旬、在前清做過督撫的汪大燮出來組織內(nèi)閣。汪大燮事前并未想到自己會(huì)當(dāng)內(nèi)閣總理。他做稅務(wù)督辦，每月坐領(lǐng)紋銀1200兩，感到心滿意 足。當(dāng)他乘車南行經(jīng)過天津的時(shí)候，忽然有人把他追回來叫他組織內(nèi)閣。他興高采烈地回到 北京來，才知道這件好事是他的妹夫顏惠慶從中做成的。他滿擬延攬幾位知心朋友入閣，不 料曹錕拿出一張名單來，上開：外交顧維鈞、內(nèi)務(wù)程克、財(cái)政王克敏、陸軍陸錦、海軍李鼎 新、司法王寵惠、教育范源濂、農(nóng)商顏惠慶、交通吳毓麟。汪大燮看了這張名單，不由得倒 抽了一口冷氣：原來“責(zé)任內(nèi)閣”的全體閣員都是由“總統(tǒng)”指派的。他吞吞吐吐地提出了 一個(gè)意見，認(rèn)為王克敏在國會(huì)中有查辦案，不宜提出，請(qǐng)改提龔心湛為財(cái)政總長，曹錕就滿 臉不高興地表示不能接受。孫覺得身為內(nèi)閣總理，竟要照單全收，心中也不舒服，賭氣到海 甸承澤園去“避囂”。但是，當(dāng)他看見顏惠慶前來勸駕的時(shí)候，又覺得總理得來不易，便又 不聲不響地跟隨顏回進(jìn)城來。

　　汪大燮于（1924年）1月15日宣布就職。他標(biāo)榜他的內(nèi)閣是“憲法”告成后的第一屆正式內(nèi) 閣，并且提出了“奉行憲法”、“和平統(tǒng)一”的施政方針。他決定“出巡”各省，交換“和 平統(tǒng)一”的意見，打算首先到江浙一帶，消弭齊、盧之爭(zhēng)，然后到西南各省，規(guī)勸孫中山和 各省“聯(lián)治派”贊成“和平統(tǒng)一”。這個(gè)計(jì)劃，當(dāng)時(shí)被稱為“游方總理的旅行統(tǒng)一計(jì)劃”。 當(dāng)他向曹錕索取30萬元旅費(fèi)時(shí)，被曹一口拒絕。當(dāng)時(shí)，各方面對(duì)他產(chǎn)生了這樣一種印象，似 乎這位高齡總理和他的前任張紹曾一樣，都是神志不清的人物。

　　汪大燮一計(jì)不成，二計(jì)又生，建議召集一個(gè)“行憲會(huì)議”，邀請(qǐng)張作霖、盧永祥參加，以求 實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。這個(gè)計(jì)劃當(dāng)時(shí)被稱為“憲政統(tǒng)一計(jì)劃”。這個(gè)建議并不是無所本的，事前他曾與 盧永祥通電討論行憲問題，盧表示可以召開會(huì)議加以討論，他就雞毛當(dāng)令箭似的擬就了一道 “行憲統(tǒng)一”的命令，要求曹錕蓋印發(fā)表。3月11日，他又電請(qǐng)吳佩孚、齊燮元通電贊成這 個(gè)計(jì)劃，齊對(duì)此未置可否，吳佩孚對(duì)于憲法根本沒有好感，特別反對(duì)憲法中關(guān)于省長民選的 規(guī)定，公開指斥為“荒謬絕倫”，哪里會(huì)肯贊成召開行憲會(huì)議!此時(shí)吳還沒有放棄其“和皖 ”“聯(lián)盧”的意見。2月間，議員林樹椿等182人提出補(bǔ)選副總統(tǒng)案，吳佩孚示意他們選舉盧 永祥為副總統(tǒng)。，但在14日回答汪大燮的電報(bào)中，卻又建議由浙江人民發(fā)起取消浙江省憲法 ，宣布服從國憲。此外，還說沒有召開行憲會(huì)議的必要。

　　曹錕叫汪大燮做國務(wù)總理，本來是看中了這位“老成練達(dá)”的舊官僚，能夠百依百順，不會(huì)像過去一樣經(jīng)常有府院政潮發(fā)生。自從孫上臺(tái)以來，仍然以責(zé)任內(nèi)閣自居，并且嘮嘮叨叨地 提出這樣一個(gè)計(jì)劃，那樣一套方針，曹錕不覺起了厭惡之心。孫主張遵守憲法，對(duì)于金法郎 案一定要尊重國會(huì)的意見，更使曹錕耿耿于懷。此后又接連發(fā)生了幾件事情。第一件，曹錕 經(jīng)常患病，又不喜接見賓客，因此外面有曹錕業(yè)已身死、秘不發(fā)喪的謠傳。3月間，葡萄牙 公使符禮德從倫敦打來電報(bào)問候曹錕的起居，說明這種謠言已經(jīng)流傳到國外，而國會(huì)議員也 紛紛打電話向王毓芝探聽虛實(shí)。曹錕叫王毓芝追究謠言的來源。王毓芝回報(bào)說，這個(gè)謠言是 從總理家中傳出來的：總理聽信了算命人的話，認(rèn)為總統(tǒng)不出一月就會(huì)死亡，他就可以攝行 總統(tǒng)職權(quán)。曹錕聽了這些刺耳的話，氣得跳起腳來大罵“老混蛋”。孫知道曹錕對(duì)他發(fā)生了 誤會(huì)，曾經(jīng)三次到公府，想當(dāng)面解釋一下，曹錕不予接見，卻叫手下人回答說，“我已經(jīng)死 了”。第二件，孫委派陳漢第為印鑄局局長，王毓芝告訴他，“總統(tǒng)要委派張廷諤”，孫正 因自己無權(quán)支配閣員而心懷不滿，現(xiàn)在委派國務(wù)院一個(gè)職員也要受到干涉，他不能再容忍下 去了，便也粗聲暴氣地說：“總統(tǒng)這樣不講理，請(qǐng)他下命令免我的職，我回到稅務(wù)督辦的原 職好了”。王毓芝把這些話轉(zhuǎn)告曹錕，曹錕咬牙切齒地說：“我偏不許他回任，就是稅務(wù)會(huì) 辦也不給”。第三件，孫和王克敏大鬧意見，王賭氣請(qǐng)假不到部。王是曹錕最信任的人，因 此曹錕對(duì)孫的感情更惡化了。

　　此時(shí)孫想再呆下去已經(jīng)是很困難的了，可是他卻產(chǎn)生了另外一種幻想，希望曹錕給他10萬元 旅費(fèi)，讓他出國旅行，用內(nèi)閣總理的名義，疏通各國同意中國召開關(guān)稅會(huì)議。5月28日，他 又一次到公府請(qǐng)求謁見，曹錕仍然推病不見。一直到這時(shí)候，他才提出辭職。曹錕因?yàn)楦慕M 內(nèi)閣一時(shí)還有困難，下了一道照例慰留的指令，于是孫又得意起來，打算趕走王克敏，以便 加強(qiáng)內(nèi)閣總理的地位。6月中旬，孫、王兩人的斗爭(zhēng)更加白熱化，曹錕派人告訴孫：“如果 王叔魯被你排擠掉，我也愿意下臺(tái)”。孫連忙表示自己愿意下臺(tái)，即于7月2日提出辭呈。他 在呈文中借口因病不能繼續(xù)供職，他所患的病癥是“頭暈?zāi)快�，肝胃不和”。有人向曹錕挑 撥說，上一句指“元首不明”，下一句指直系內(nèi)部分化。曹錕一連罵了幾聲“老混蛋”，即 于次日予以批準(zhǔn)，派顧維鈞代理內(nèi)閣總理。