Ősi református nemesi családból származott. Anyja halála után apja újranősült, s második felesége kedvéért áttért a katolikus vallásra. Pázmány a kolozsvári jezsuita gimnázium növendéke volt, s 1588-ban be is lépett a rendbe. A legjobb külföldi iskolákban tanult: Krakkóban és Jaroslawban volt novícius, Bécsben filozófiát, majd Rómában teológiát hallgatott, Grazban három évig oktatott filozófiát.

1600-ban Vágsellyén, majd Kassán volt gyóntató. 1603-ban megírta első vitairatát, a Feleletet Magyari István protestáns prédikátor Az országokban való sok romlásoknak okairól című könyvére. Ugyanebben az évben visszatért Grazba, ahol teológiát tanított. Ebben az időben született Imádságoskönyve, az első magyar katolikus imakönyv, 1606-ban teológiai doktorátust szerzett.

A rá következő évben visszatért Magyarországra, s Forgách Ferenc érsek mellett az ellenreformáció irányítója lett, tevékenységének köszönhetően számos főúri család tért vissza a katolikus hitre. 1609-ben született az Alvinczi Péter ellen írott Öt szép levél, a vitairat-irodalom talán legkiemelkedőbb darabja. Alvinczi válaszára szinte azonnal replikázott az Alvinczi feleletének megrostálása című írásával.

1613-ban hitvitáinak tanulságait leszűrve elkészítette a katolikus hitvédelem monumentális szintézisét, amely az Isteni igazságra vezérlő Kalauz címmel jelent meg. Művében többek között a jócselekedetekről, a szentségekről, az üdvözülésről, a papi nőtlenségről, a pápaságról és a Biblia értelmezéséről fejtette ki álláspontját. 1616-ban esztergomi érsek, s egyben az ország főkancellárja lett. Politikusként a Habsburgokra támaszkodva vélte kiűzhetőnek a törököket, s ezért erőteljes propagandát folytatott Ferdinánd főherceg magyar királlyá választása érdekében.

1618 júliusában aztán ő koronázta meg az uralkodót, aki II. Ferdinánd néven lépett trónra.
Nagy buzgalommal dolgozott a katolikus egyházi kultúra fellendítésén, támogatásával sorra létesültek a jezsuita rendházak, kollégiumok, iskolák, könyvtárak, nyomdák. 1623-ban Bécsben létrehozta a Pázmáneumot, a magyar papnevelő intézetet, majd 1635-ben megalapította a nagyszombati egyetemet, amelynek jogutódja, az Eötvös Loránd Tudományegyetem, folyamatosan bővülve és átalakulva a mai napig fennáll.

Műfordítóként neki köszönhető Kempis Tamás Imitatio Christi című művének magyarra ültetése, 1636-ban jelent meg a több mint száz prédikációját tartalmazó gyűjteménye. Etikájának központi eleme a szándék, amely tetteinket minősíti, de nagy jelentőséget tulajdonított az akaratnak és az okosságnak is.

1636-ban prédikált utoljára hívei előtt, ezt követően romló egészségi állapota visszavonulásra kényszerítette. 1637. március 19-én hunyt el Pozsonyban. Végakaratához híven az ottani Szent Márton székesegyház kriptájában temették el.