1596年3月31日，笛卡尔出生于法国克勒滋河右岸一个古老的贵族家庭，他的父亲是布列塔尼议会的议员。虽然笛卡尔的家庭富裕，但他刚生下来的时候，瘦得跟一个萝卜头似的，父母亲都以为这个孩子很难长大成人。
笛卡尔两岁的那一年，他的母亲去世了，本来就瘦小的笛卡尔没有了母亲的照料，不仅不吃东西而且经常哭泣，爸爸眼看着笛卡尔心疼得要命，于是赶紧给他请了一个温柔而善良的保姆，笛卡尔的保姆非常耐心，把笛卡尔带得很好，使得笛卡尔起死回生。
笛卡尔8岁时被父亲送到拉弗莱希公学。这里是当时欧洲最有名的教会学校，吸引了四面八方的贵族子弟。他的亲戚夏尔勒神父简直就像他的生父，也形同于其家庭教师。他十分喜欢笛卡尔，由于笛卡尔体弱多病，他安排学校的老师特别给笛卡尔以照顾，特意安排了适合于他的身体的特殊作息时间，允许他“早上躺在床上不起来，一直睡到他想去教室为止。”笛卡尔尊敬老师，在学校里学习科学的热情一直非常高涨。8年6个月后，他以模范生的身份从学校毕业。
1612年，他去波士顿大学攻读法律，由于勤奋好学，4年后，他以最好的成绩获得法学博士学位。笛卡尔坚信社会实践是人生的大课堂。1616年，他决心走向社会，“去读世界这本大书”，他同几个青年来到巴黎。这位拉·埃伊城的贵族青年衣冠楚楚，腰悬宝剑，走进了巴黎的上流社会，笛卡尔彬彬有礼地在巴黎的上流社会交往一段时间以后，终于感到了这种生活的无聊和浪费。于是，他在郊区找了一个清静之处，整整两年埋头于数学研究。
1618年，他去荷兰的布雷达，开始了他的戎马生涯。
有一天，他在布雷达看到许多人盯着城墙上一道荷兰文数学难题出神。笛卡尔请身旁一个人译成拉丁文。那人不相信这个青年军官能解这样的难题，便带着讥讽的口吻翻译了。不料两天之后，笛卡尔作出了正确的解答，那人大吃一惊。原来他是当时著名的学者贝克曼。后来，他们由于共同的爱好，成了莫逆之交。他对笛卡尔影响极大，笛卡尔曾说，贝克曼唤醒了他的科学兴趣，“把一个业已离开科学的心灵，带回到最正常、最美好的路上。”笛卡尔经常不分白天黑夜地研究数学，一天，他躺在病榻上，仰望着天花板出神，只见蜘蛛正忙着在墙角上结网，它一会儿在雪白的天花板上爬来爬去，一会儿又顺着蛛丝爬上爬下。这精彩的“杂技”牢牢地把笛卡尔吸引住了。笛卡尔从中受到启发，他想：“这只悬在半空的蜘蛛不就是一个移动的点吗？能不能用两面墙的交线及墙与天花板的交线来确定它的空间位置呢？”他在纸上画出了三条相互垂直的直线分别表示两墙的交线和墙与天花板的交线，并在空间点出一个P点代表蜘蛛，P到两墙的距离分别用X和Y表示，到天花板的距离用Z表示。这样，只要X、Y、Z有了准确的数值，P点的位置就完全可以确定了。他认为，两面墙与天花板交出了3条线，都汇合于墙角，如果将墙角当作计算起点，把这3条相互垂直的线作为3根标上数字的数轴，这样就构成了一个坐标系，空间的任何一个点都可以用3根数轴上3个有顺序的数来表示，而一组有顺序的3个数，也可用空间的一个点表示出来。这样，数与形就建立了必然的联系。笛卡尔又继续深入研究，不久便创立了一门新的数学分支一解析几何学。
在解析几何学中，应用笛卡尔直角坐标系，可以将几何图形转化为代数方程来研究；亦可将代数方程画成几何图形来研究。
当时法国宗教传统势力还比较强大，他深知自己的思想与教会大相径庭，在法国会被视为异端。为了能将自己研究的成果著述下来，1628年秋，他决定到荷兰定居。在荷兰，他居住在不出名的村庄或城市的偏僻处，离大学和图书馆不远。除研究数学、哲学外，他还从事光学、化学、生理学、气象学及天文学的研究，并和欧洲主要学者保持密切的学术联系。笛卡尔的著作几乎全是在荷兰写的。他于1628年写出了《指导哲理之原则》，1629～1634年完成了以哥白尼学说为基础的《论宇宙》的主要部分，他还整理出三篇论文——数学史上划时代的著：作《几何》、《屈光学》、《气象学》，他又写了一篇序言，即哲学史上著名的《科学中正确运用理性和追求真理的方法论》（简称《方法论》），1637年6月8日在莱顿匿名发表，他没有索取任何报酬。
笛卡尔在《方法论》中总结了卓越的自然科学家的研究方法，加以哲学的概括和论证，提出了以数学方法为核心的演绎法。
1649年底，笛卡尔开始应邀为瑞典女王讲授哲学，由于时常冒着刺骨的寒风去给女王上课，他于次年2月1日感冒，随即转成肺炎，2月11日笛卡尔病逝，年仅54岁。
他的墓志铭这样写道：“笛卡尔，欧洲文艺复兴以来第一个为人类争取并保证理性权利的人。”