沛国谯县（今安徽亳州）人。曹操次子。东汉建安二十二年（217），立为魏王太子。建安二十五年，曹操死，继为丞相、魏王，改元延康。同年十月，迫汉帝禅位，自立为帝，国号魏，改元黄初，将都城由许昌迁至洛阳，追尊曹操为武皇帝。曹丕坚持大权独揽，鉴于东汉后妃干政和外戚之祸，定令妇人不得预政，群臣不得奏事太后，后族之家不得当辅政之任。控制藩王极严，子弟皆“不闻邦国之政”。藩王所封王国，土地荒瘠，人口寡少，军力极弱；又专设官吏监督，以防争位。为免法制混乱，下诏敢有沿袭东汉旧习，子弟为父兄私复仇者，皆族诛；还规定除谋反大逆之外，敢行诬告，“以其罪罪之”。建立并推行九品官人法，力图把用人权从大族名士手中收归朝廷。又整顿台省机构，由亲信士人负责起草诏令文书，掌机密。通过这一系列措施，进一步巩固了统治。他曾三次亲自统军伐吴，因条件不成熟，皆无功而还。

曹丕爱好文学，他的文学成就，以诗歌和文学批评最为突出。其所存诗歌，较完整的约40首，可以分两大类：一类是本人生活的写照，另一类是拟作的征夫思妇词。曹丕的诗歌笔致比较细腻，语言不尚繁缛，民歌风味较浓，格调清新，不少诗篇与汉乐府民歌风格接近，表明他在向民歌学习方面做了很大努力。曹丕诗歌，多数是五言，七言以《燕歌行》为代表，它是中国诗歌史上较早出现的完整、成熟的七言作品。

曹丕的《典论》，是重要的政治、文化论著，原书包括多篇，今唯存《自叙》《论文》两篇较完整。《自叙》篇叙作者生活经历，相当具体生动。《论文》篇则铨衡人物、评论文章，开了综合评论作家作品的风气，对中国文学批评的发展，有很大的影响。曹丕曾下令编纂过《皇览》，这是中国最早的一部类书，是他在文化事业上的又一贡献。

曹丕的著作，《隋书·经籍志》著录有集23卷，又有《典论》5卷，《列异传》3卷等。皆已散佚。明代张溥辑有《魏文帝集》，收入《汉魏六朝百三家集》中。

曹丕于黄初七年（226）五月病逝于洛阳，时年40。生前遗诏薄葬，葬于首阳陵，谥曰文帝。