徐兆魁，字策廷，号海石，东莞鳌峙塘村人。父亲徐应寅，以贡生的身份出任广东潮州府海阳县儒学训导，封文林郎。
明世宗嘉靖二十九年（1550年）三月生，自幼受父亲教诲，勤奋好学，博览《五经》、《左传》等书，每日读书一寸多厚。十八岁时补邑弟子员。明神宗万历四年（1576年）乡试中第二名举人。
万历十四年（1586年）会试中第九十二名进士，殿试得三甲第八十三名，授行人司行人。万历十九年（1591年）任山西道监察御史，巡视南城和十库等地。
万历二十年（1592年）春，巡视居庸关、山海关和雁门关等地，六月巡视湖广。时值粮荒，当地百姓因官府不发救济粮而聚众闹事。徐兆魁查明此事后，即启奏朝廷，作出恰当处理，平息闹粮事件。
守陵太监孙政诬陷潜江、钟祥两县令，皇帝下令逮捕钟祥县令，免去官职。潜江县令则命抚按逮捕。徐兆魁查明事实真相，即启奏朝廷，说抚按专制一方，没有内臣逮捕人的道理。潜江、钟祥两名县令都是忠臣，不应治罪，两县令才得以赦免。
万历年二十二年（1594年），徐兆魁清理了一些冤假错案，救活被冤屈的死囚三十余人，释放被错判充军或徒刑的罪犯六十余人。百姓感其活命之恩，为他建生祠。万历二十四年（1596年），徐兆魁巡抚福建，了解到当地要出兵支援朝鲜，劳师伤财，当即启奏朝廷免去此举。万历二十七年（1599年），徐兆魁协助考核京城官吏的政绩。大理寺正卿吴定、太常寺少卿傅好礼，因向皇帝进谏而被排斥。徐兆魁主持正义，竭力为之争辩，澄清是非。南康府知府吴宾秀、知县吴一元被太监李道诬陷而遭逮捕。徐兆魁明辩忠奸，尽力为其伸冤。
万历二十七年（1599年）二月，徐兆魁巡抚应天府，秉公办案，执法甚严，使皇亲国戚的非法行为有所收殓。是年九月，父亲去世，奔丧归里。万历二十八年（1600年），鳌峙塘村迁建民房。徐兆魁捐赠白银三百五十两作建新居之用。万历二十九年（1601年）十月，母亲逝世。徐兆魁于归乡守孝期间，倡建徐氏大宗祠，并捐赠白银一千四百五十两作建宗祠之用。
万历三十三年（1605年）徐兆魁任浙江监察御史，巡抚应天府。他获悉广东乡试举人数额较少，便三番四次请求朝廷增加数额。其时，淮安巡抚李三才，舆论对其不满，世人议论纷纷。徐兆魁前后上数十道奏章弹劾他，请求免去他的职务。
万历三十七年（1609年），徐兆魁任浙江监察御史，巡抚京畿等地。是年十二月升太仆寺少卿，冬季巡视烙马等地。万历三十八年（1610年），先后担任会试、殿试监考官。万历三十九年（1611年）告假归乡。万历四十四年（1616年）任太仆寺正卿，管理东路畜牧及采办马匹事务。
万历四十六年（1618年），徐兆魁任都察院右佥都御史，巡抚湖广等地，兼提督军务。在任期间操练军马，整顿边防，加强备战，安抚百姓，清理屯田，储备粮饷，革除弊政，搜剿贼盗，并大力兴修水利，赈济灾民。当时仓库空虚，粮食不够供给，朝廷下令按田亩加派粮税。徐兆魁量民间疾苦，要求户部减轻百姓田税。
万历四十八年（1620年），徐兆魁升任协院左副都御史不久，升都察院右副都御史。天启四年（1624年），任吏部左侍郎、资政大夫。天启六年（1626年）任刑部尚书。时宦官魏忠贤把持朝政，冤狱屡起，还诬陷皇亲李承恩制造龙袍事件，准备给李治罪。徐兆魁主持正义，尽力为李承恩申辩，李才得以从轻定罪。因此触犯了宦官。不久，因被同党诬陷，徐兆魁遂被免去官职，归家隐居乡里。及至阉党失败之后，仍未被起用。
明毅宗崇祯八年（1635年）二月，徐兆魁病逝，享年八十六岁。葬于屏山黄公岭。著有《疏草》、《诚求录》、《留余堂文集》、《未焚草》、《寄思居集》等著作。
徐兆魁为人忠厚老实，仗义疏财，精通经术，有应变之才。他乡居十余年，造福桑梓。曾修改寒溪河道，开塘养鱼，兴建尚书府和徐氏大宗祠。将朝廷赏赐他的钱财，尽数赠予东莞善堂。
