安徽旌德人。出身于仕宦家庭，天资聪慧。1904年受聘为天津《大公报》编辑；同年北洋女子公学成立后，兼任总教习与国语教习。1912年被袁世凯聘为总统府秘书。1914年加入南社。1915年筹安会成立后辞去秘书一职，南下上海经商。1920年赴美游学，入哥伦比亚大学。1922年由加拿大回国，寓居上海。1926年再次游历欧美。1930年皈依佛门，研究佛典，弘扬佛旨。第二次世界大战回国。1943年1月24日卒于香港。

工于诗文，善丹青，能治印，娴音律，词尤享盛誉。词取法北宋，清淑端丽，委婉而讽，多感时伤事之作。自言其词，“虽绮语仍存，亦蕴微旨；丽情所托，大抵寓言，写重瀛花月、故国沧桑之感”（《晓珠词》）。作词主张推陈出新、情性真切。青年时期受时代新思潮和诗界革命的影响，词作中充满女权与革命新声，如〔满江红〕《感怀》“问何人，女权高唱，若安达克？”直接将“女权”二字写入词中，全词洋溢着女权必兴的豪迈之情。又如〔法曲献仙音〕《题虚白女士看剑引杯图》表现了强烈的现代女性意识和爱国主义精神，词意直率，充满激昂超迈的气概，被樊增祥评为“是荆十三娘一辈人语”。词作如沈轶刘所言“无脂粉气而能抗高格”，在当时文坛上出现了“到处咸推吕碧城”（缪素筠）的局面。

创作大量海外新词，开晚清词坛风气之先。如旅居瑞士所作〔玲珑玉〕《阿尔伯士雪山，游者多乘雪橇，飞越高山，其疾如风，雅戏也》一词，将国外的滑雪运动写入词中，细腻地描写出滑雪者的英姿，或翩如飞鸿，或矫如惊龙。其写域外风情，善于将异国情调融以古典的文化传统，如〔念奴娇〕《游白琅克Mont Blanc冰山》，利用中国神话传说来描绘瑞士白琅克（今译勃朗特）冰山的神奇壮美，辞藻锤炼典雅，在兼收西方文明时，又能固守文学的古典气息和词体的美感特质。钱仲联评价其词“俱前无古人奇作”，当指此类“花草风流，彩笔调和两半球”的词作。沈轶刘赞其“陆离炫幻，具炳天烛地之观”，“其词积中驭西，膏润滂沛”。这些词作表现了海外的广阔生活，展现富有特色的异国风光，拓宽了词的表现领域，在近代词坛具有开拓之功。

中后期词作多出世之想，“播梵音于乐苑”，如“证仙经旧说，缥缈三山，问是耶非？”（《忆旧游》），“从教修到不还天，回睇人间犹有泪”（《玉楼春》），“便作飞仙应感旧，五云深处犹回首”（《蝶恋花》）等词句，抒发了静参禅谛、忘却尘缘的弃世之音。钱仲联《近百年词坛点将录》将其点为“地阴星母大虫顾大嫂”，并誉为“近代女词人第一”。

著有《信芳词》《晓珠词》《文史纲要》等。另有五卷本《吕碧城集》：卷一文，卷二诗，卷三词，卷四为《海外新词》，卷五为《欧美漫游录》。