光绪二十一年（1895年），卢汉出生于昭通市炎山乡中寨的一个彝族奴隶主等级的吉狄家族。
宣统三年（1911年）春，卢汉、龙云、邹若衡出外收购木材，后因木筏被撞坏货物沉没，淹死20余人，只好去四川另谋出路。卢汉跟随龙云、邹若衡等来到四川，投入魏焕章部。同年冬，辛亥起义后，云南都督蔡锷决定派兵支援尚未起义的四川，滇军援川军第一梯团长谢汝翼，奉命率部经昭通入川至叙府。龙云、卢汉得知滇军来到，遂一同投奔谢汝翼梯团。
民国元年（1912年）1月，中华民国成立，5月，卢汉和龙云随滇军开回云南，以准尉级军衔被保送云南陆军讲武堂第四期步兵科学习。
民国三年（1914年），在云南陆军讲武堂步兵科毕业后，回家探亲，与龙泽清结婚。毕业后卢汉分配到滇军任少尉见习排长。
民国四年（1915年）底，护国战争爆发，卢汉随护国军进入四川战斗。护国战争结束后，卢汉在驻川滇军成都兵工厂保厂营任排长，后升任连长、副营长等职。
民国九年（1920年），四川军人掀起“川人治川”运动，驱逐驻川滇军，滇军战败退回云南。卢汉回到昆明后，在唐继尧督军公署当少校副官。
民国十年（1921年）初，驻川滇军第1军军长顾品珍，率部回昆明驱逐唐继尧。唐继尧通电辞职，2月8日凌晨率亲信乘滇越铁路火车向南出走，流落香港。唐继尧逃离昆明前，委龙云为近卫第11团团长，卢汉任该团第3营营长，驻云南蒙自地区，以待时机。
民国十一年（1922年）春，唐继尧实现了“二次回滇”，重新统治了云南，卢汉被任命为近卫第3团团长。
民国十四年（1925年）春，唐继尧分两路入侵广西。卢汉被唐继尧任命为第7旅旅长，归龙云指挥，进入广西。8月，滇军退回云南。
民国十六年（1927年）2月6日，卢汉跟随昆明、蒙自、昭通、大理四镇守使龙云、胡若愚、张汝骥、李选廷，发动推翻唐继尧的“二·六政变”。唐继尧被迫交出政权，成立了云南省务委员会，由四镇守使掌权。5月23日，唐继尧病死，四镇守使政权失去了平衡，胡若愚、龙云争夺领导权的矛盾迅速加剧。6月14日，胡若愚联合张汝骥突然向龙云所部发起进攻，派兵包围了昆明北校场（龙云部队在昆明的驻防地），同时包围了龙云及其手下主要将领卢汉、孟坤、高荫槐等人的住宅。卢汉遂与高荫槐、孟坤、朱旭等人，把部队集中到滇西凤仪、下关一带，并请滇军宪兵司令胡瑛到滇西统一指挥部队，代理第38军军长，下编为3个师，以卢汉为前敌总指挥兼第2师师长。
部队重组后，卢汉率第2师东下，与胡若愚部的欧阳永昌所率5个团相遇于祥云县清华洞附近，产生激战。卢汉挥军直捣昆明，迫使胡若愚退出昆明，释放了龙云。
民国十七年（1928年），龙云主滇后，任卢汉为省政府财政厅长。
民国二十年（1931年）2月，龙云提出“废师改旅”的整顿军队办法，受到属下师长卢汉、朱旭、张冲、张凤春的反对。3月，四师长在宜良开会，决定发动“倒龙”政变。3月11日，卢汉和3位师长以“清君侧”为名发动兵变，龙云措手不及，12日以回昭通扫墓为名离开昆明，4位师长在龙云走后无法善后，17日又请回龙云当省主席。4月7日，龙云实行废师改旅，以“以下犯上”罪名扣押4师长，不久就释放了卢汉、朱旭等人。卢汉被委以全省团务督办，保留省政府委员。
民国二十六年（1937年），抗战全面爆发，滇军整编为国民革命军第60军，卢汉任军长。9月9日，60军在昆明南郊巫家坝机场举行誓师大会，出征抗日。
民国二十七年（1938年），武汉失守后，卢汉因盲肠病发，请假就医，初住长沙湘雅医院，后因长沙大火，转送贵阳。12月，第30军团扩编为第1集团军，仍辖3个军，初由龙云兼总司令，卢汉为副总司令并代总司令，高荫槐为副总司令。不久，由卢汉为总司令，卢汉因病留贵阳，以高荫槐代总司令。
民国二十八年（1939年），蒋介石拟任命卢汉为贵州省政府主席。卢汉去重庆商谈就职事时，蒋允许他带1个秘书长赴任。卢汉因病复发，回昆明治疗，未能到任。
民国二十九年（1940年）9月，云南面对日军从越南登陆后，省内空虚、省城兵力不足，卢汉指挥60军第182、184两个师和云南战地服务团的大部分女子学生军从华中战场火速回滇。龙云以此为基础，将其扩编为滇南作战军，任命卢汉为总司令仍兼第一集团军司令。1940年底，驻守中越边境的中国军队扩充为滇南边区总司令部，卢汉任总司令，辖第1、第9两个集团军。
民国三十四年（1945年）3月，滇南边区总司令部再次奉命扩编为中国第1方面军，卢汉为总司令。日本投降后，奉命率部去越南受降。9月28日，卢汉在河内正式接受土桥勇逸投降。蒋介石乘卢汉不在，昆明兵力空虚之际，部署第五军邱清泉发动兵变，10月2日将昆明城内滇军缴械，发动“驱龙事件”，3日下令免去龙云本兼各职，调任“军事参议院院长”（空衔），12月，卢汉接替龙云任省政府主席。
1949年12月9日，卢汉率部起义，晚上9点，卢汉将在昆明的国民党中央军的高级军官李弥等和沈醉等全部扣押。10点，卢汉宣布起义，向毛泽东、朱德、周恩来发出《云南起义通电》。云南和平解放。
1950年3月，云南省成立军政委员会，以卢汉为主任。
1954年，卢汉从西南调任北京国家体委。
1955年，卢汉被授予一级解放勋章。
1956年，卢汉参加全国人大代表团到莫斯科进行访问。
1973年，卢汉被查出患了肺癌。
1974年5月13日，卢汉在北京逝世。
抗日战争
抗日战争全面爆发后，1937年8月，滇军主力被编为第60军，以卢汉为军长，下辖3个师，约4万人。1938年4月，卢汉率60军各部在以台儿庄禹王山为中心的战斗中，粉碎了敌人渡过运河威胁徐州的企图，重创矶谷师团。卢汉后任30军团军团长，率部参加保卫武汉的战斗。
1938年12月，第30军团扩编为第1集团军，卢汉任副总司令并代总司令，后改任总司令。1940年9月，卢汉调任滇南作战军总司令兼第一集团军司令。1940年底，卢汉调任滇南边区总司令部总司令，辖第1、第9两个集团军，在滇越铁路以西及以东布防，和日军对峙作战。1945年3月，滇南边区总司令部扩编为中国第1方面军，卢汉为总司令。
入越受降
1945年8月15日，日本天皇发布诏书，宣布日本无条件投降。
1945年9月8日晚，以云南将士为主力的20万中国大军在卢汉部署和指挥下，分数路向越南北部挺进。9月20日前后陆续到达越北的各个指定地点。
北越区受降（日军受降部队：第38军、21师团、22师团及34独立旅团）以中国第一方面军司令官卢汉为受降主官，负责接受越南北纬十六度线以北地区。日本投降代表为入侵越南的日军第38军司令官土桥勇逸。1945年9月28日，卢汉在河内正式接受土桥勇逸投降，接受了越南北纬16度以北地区及老挝90%以上地区日军投降的受降仪式。中国军队在越南等地共接收3万余名日军人员，4700余名日军关押的盟军人员，调查并逮捕了187名战犯。
1949年8月14日，龙云在香港接见记者时，宣布“云南起义”。蒋介石恐云南落入桂系之手，于8月24日由台湾飞重庆，迭电召卢汉赴重庆。卢汉称病不去，蒋介石派侍从室主任俞济时飞昆明，坐催卢汉赴渝，卢汉被迫于9月6日飞重庆。
1949年9月8日，卢汉回到昆明。11月初，代总统李宗仁路过昆明去香港，卢汉征得李宗仁同意，下令释放由军统西南特区区长徐远举逮捕的人员。后命杨文清代理省主席职务，卢汉称病在家，策划和指挥起义。
1949年12月1日，卢汉下令成立昆明警备司令部。8日，卢汉利用蒋介石召集驻滇各军军长余程万、李弥、龙泽汇等与张群离昆时机，决定12月9日夜举行起义。12月9日下午，张群等回到昆明。卢汉将张群单独软禁，并以张群的名义邀请国民党中央驻滇军事首脑于9日晚在卢汉公馆举行紧急会议。卢汉警卫营长李青龙率领警卫扣押全部人员。晚10时整，卢汉在五华山云南省政府主席办公室宣布云南起义，同时向全国发动云南起义通电。后于12月11日礼送张群出境。云南起义后，成立了以卢汉为主席的云南临时军政委员会，作为省内临时权力机关。
卢汉在1929年冬至1930年4月，以第98师师长名义兼任云南省财政厅长。卢汉就任后，整顿财政，为云南解决了财政危机。
卢汉更换原有财政厅秘书、科长、主任，成立“设计委员会”并调整内部机构，将收入、支出、库藏、稽核划分权责。1930年初，任命其副师长袁昌荣兼任烟酒事务局长，随即通电全省征收机关，烟、酒、厘金等税收改为招商投标包办，一律交给中标人承办。提出为公务员加薪一倍半的提案，实行“高薪养廉”。后卢汉因带兵进入广西作战，辞去财政厅长兼职。
1945年12月1日，卢汉就任云南省政府主席这一职务。争取对60军、93军的指挥权和人事权，迫使蒋介石同意孙渡代替指挥滇军。并要求蒋介石撤销由国民党中央直接指挥设在昆明的“警备司令部”，未取得蒋的同意，但允许成立云南保安司令部，卢汉兼任保安司令，卢汉开始取得了对省内地方部队的控制权。卢汉即以入越受降的原第一方面军司令部，改组成云南省保安司令部，以此为基础扩充。到1949年起义前夕，扩编至17个保安团，组成74、93两个军，共5万余人。
1949年6月，蒋介石被迫同意撤销云南警备司令部，成立云南绥靖公署，卢汉以绥靖公署主任兼云南省政府主席，正式合法总揽全省军政大权，重新控制了滇军。
你在云南起义，为了人民立了大功。你抗了日，又起了义，晚年能这样就不错了。你就是黄花晚节香。（毛泽东）
卢汉在解放前夕，曾支持中国共产党领导的人民游击武装，1949年12月率部起义。新中国成立以后，拥护毛主席，拥护中国共产党，热爱社会主义祖国，积极参加社会主义革命和社会主义建设，对我们伟大社会主义祖国各民族的大团结，对祖国的欣欣向荣，对我国国际地位的提高，欢欣鼓舞。他还盼望早日结束台湾与祖国大陆的分裂局面，实现祖国的统一。卢汉是一名光荣的爱国的民主主义者。（卢汉追悼会许德珩致悼词）
卢汉的一生主要有两大功绩：抗日、起义。卢汉走过的道路是曲折的，但最终是以光荣的爱国民主主义者列入史册。（中国国民党革命委员会中央委员会）
