範曄從小就喜好學習讀書，讀了很多儒家經典和曆史書籍，文章寫得很好，能寫隸書，對音樂也頗有研究。他17歲的時候州裏就征召他為主簿，但他沒有去。擔任過劉義康的冠軍參軍，轉任右軍參軍。入朝後補任為尚書外兵郎，出任荊州別駕從事史，不久回朝擔任秘書丞，因父親去世而辭職。服喪期滿後擔任檀道濟的司馬，檀道濟北伐的時候，他不想隨軍，就借口腳有毛病，但皇帝沒有允許。
彭城太妃去世，在要安葬的時候，官員都集中在東府，那天範曄的弟弟正好值日，範曄抓住這個空子和王深在他弟弟的官府裏住宿，兩人邊喝酒邊聊天，還打開窗戶聽挽歌來取樂，劉義康知道這事後大怒，將範曄貶為宣城太守。範曄很不得誌，把前人寫的幾種《後漢書》收集起來，刪去不合理的地方，自著了一部《後漢書》，這部書成為最經典的一部《後漢書》，範曄由此成為中國曆史上有名的曆史學家。
後來範曄嫡母去世的時候，報信的人隻是說她生病，所以範曄沒有能夠及時奔喪，等到他出發的時候，又帶了妓女侍妾跟隨。這件事被捅了出來後，劉裕因為喜歡範曄的才華，沒有怪罪他。此後範曄官運亨通，很快就成為朝廷重臣。
範曄擅長彈琵琶，能夠作曲，皇帝想聽範曄演奏，多次委婉地表達了這個意思，但範曄都假裝聽不懂，到最後也沒有給皇帝彈奏過。曾經在一次宴會上，皇帝很高興，他對範曄說：“我想唱歌，你來伴奏吧。”範曄這才為皇帝彈奏，皇帝唱完後，範曄也就停止了彈奏。
當初，魯國的孔熙先才華出眾，他擔任員外散騎侍郎，不被當時的人所了解，很久都不能晉升。以前孔熙先的父親孔默之擔任廣州刺史的時候，因為貪汙而送到廷尉那裏審理，劉義康袒護他，孔默之才沒有被降罪。後來劉義康被貶，孔熙先懷著報恩的心情，想聯合大臣為劉義康求情，但不知道應該先說動誰，他認為範曄有不滿情緒，想拉範曄過來。但是範曄一直都看不起孔熙先，所以他找不到理由去說服範曄。
範曄的外甥謝綜很受範曄的看重，孔熙先和謝綜以前認識，於是就想盡辦法和謝綜接觸，和謝綜的關係越來越好。孔熙先以前在嶺南當官的時候搜刮了不少錢財，家裏很富有，他和謝綜的弟弟們賭博，故意輸給他們。謝綜兄弟因為經常贏錢，不分白天黑夜地和孔熙先往來，謝綜還領著孔熙先和範曄賭博。孔熙先故意裝著不是範曄的對手，前前後後輸了很多錢給他。範曄貪圖孔熙先的錢財，又愛惜他的才華。孔熙先本來就善於交際，盡力順從範曄，範曄和他的關係就異常友好了，甚至說兩人是莫逆之交。孔熙先開始婉轉地勸說範曄，但範曄沒有理睬，他就隻好多打比方來說明。範曄有在朝廷發表議論的習慣，所以雖然他門第高貴，但朝廷不肯和他聯姻。孔熙先用這事激怒範曄：“如果說朝廷待你很好的話，為什麽不和你聯姻呢？別人隻把和你相處當成是和狗在一起，而你卻為此想為朝廷舍生忘死，這不是很讓人困惑嗎？”範曄沒有說話，但他幫助孔熙先的決心已經下了。
當時範曄和沈演之都被皇帝寵信，待遇都一樣，如果範曄先到的話，他一定會等沈演之來了才一起去見皇帝。有一次沈演之先到，卻單獨被召見了，範曄對這事很不滿。範曄在擔任劉義康下屬的時候，劉義康一直對他很好，範曄被貶為宣城太守後，兩人的關係才疏遠了。謝綜回來後，把劉義康的想法告訴了範曄，消除了兩人的不和，言歸於好。範曄就開始有了背叛朝廷，依附劉義康的想法。
孔熙先對天文很有研究，他說：“太祖皇帝一定是死於非命的，是骨肉相殘造成的，江州應該出天子。”他認為劉義康順應了這句話。謝綜的父親和劉義康關係也很好，謝綜的弟弟又是劉義康的女婿，所以本來和劉義康就是一夥的。廣州人周靈甫有家兵，孔熙先給了他60萬錢，讓他在廣州集結人馬，但周靈甫一去就沒了消息。仲承祖是劉義康原來就信任的人，丹陽尹徐湛之和劉義康關係也很好，這些人都聯合在一起準備造反。
後來，征北將軍衡陽王劉義季、右將軍南平王劉鑠去封地，皇帝到武帳岡為他們送行，範曄他們準備這一天發動叛亂，但因為安排上出了差錯而沒有能夠發動。不久，徐湛之向皇帝告發了他們的密謀。當天夜裏，皇帝召範曄和大臣們到華林東閣聚集，在休息室休息時，留在外麵的謝綜和孔熙先兄弟都已經被捕，而且都已經服罪。皇帝派人問範曄，他為什麽要造反。範曄恐懼極了，不肯承認，皇帝派人告訴他，他們的密謀都已經泄露出去了，範曄知道自己怎麽抵賴都沒用，於是隻好認罪了。
範曄被關進監獄後問徐湛之在哪裏，這時候他才知道原來是徐湛之告發的。孔熙先吐露實情的時候氣勢不卑不亢，皇帝對此表示很驚奇，派人慰問他：“以你的才幹，卻被湮沒在集書省，確實該有異心，是我對不起你。”皇帝又責備前吏部尚書：“孔熙先這樣的人快30歲了還讓他當散騎郎，哪有不造反的？”
最後，叛黨被全部押赴刑場處死，範曄走在最前麵，走到監獄門口的時候，他回頭看謝綜：“今天就刑的順序是否按職位高低來排？”謝綜說：“當然是頭子最先就刑了。”一路上說說笑笑沒有停過。到了刑場後，範曄問：“時候到了沒有？”謝綜說：“看這樣子不會太久了。”範曄吃完了送行飯，勸謝綜吃點，謝綜說：“我不想吃飯的毛病太怪了，為什麽要強迫我吃呢？”範曄的家人全都在刑場來給他送行，他的妻子和母親都罵他，範曄毫無愧色，但他的妹妹和小妾來的時候，他卻悲痛得哭了。謝綜說：“舅舅你也太沒有夏侯的氣質了。”這才讓他停止了哭泣，從容赴死。