戴震的祖先在唐朝曾做过大官，但戴震的曾祖，祖父和父亲都没做过官。戴震的父亲戴弁是贩布的行商，在江西南丰做着小本生意，仅可糊口而已。戴震生于1723年12月24四日（1724年1月19日），出生那天雷声震天，所以父亲为他取名为震。戴震是安徽徽州府休宁县隆阜人。明清时代的徽州，不但商业发达，文风也极兴盛。
戴震自幼聪敏，过目成诵，十岁日读书数千言不休，十七岁学《说文解字》，尽得其目。戴震也自称，对于《十三经注疏》，“不能尽记，经及注则无不能倍（背）诵” 。说明他少年时通过自学建立了坚实的基础。某日读《大学章句》至“右经一章”以下，问私塾老师说：“此何以知其为‘孔子之言而曾子述之’？又何以知其为‘曾子之意而门人记之’？”师应之曰：“此朱文公所说。”但戴震接着指出周朝离宋朝有两千年之遥，为什么朱子能知道这些事呢？问得老师无言以对，其师不禁赞叹“此非常儿也。” 戴震十八岁时随父客江西南丰，又课学童于福建邵武。这一时期，同里程询对他非常器重，言道：“载道器也。吾见人多矣，如子者，巍科硕辅，诚不足言。”后来戴震在文章中称程询为“先师”。
二十岁那年，戴震偶遇年过六旬的音韵学家江永，江永精通三礼，旁通天文，地理，算学及声韵等。师从江永的日子，戴震学问大进。戴震二十二岁时写成《筹算》二卷，二十四岁写成《考工记图注》，三十岁到三十三岁完成《勾股割圜记》、《周髀北极璇玑四游解》等文，都属自然科学著作。
三十三岁以前，他还著有《六书论》三卷，《尔雅文字考》十卷，以及《屈原赋注》、《诗补传》等。 乾隆二十年（1755年），戴震三十三岁，是他一生的转折点。《清史稿·戴震传》称他“避仇入都”。纪昀在其《考工记图注》的序中说：“盖先生是年讼其族子豪者侵占祖坟。族豪倚财结交县今，文致先生罪。乃脱身挟策入都，行李衣服无有也，寄旅于歙县会馆，餷粥或不继，而歌声出金石。”同年夏，戴震于京城结识纪昀，钱大昕等，同时，他的《勾股割圜记》被秦惠田全文刊载，并由吴思孝设法刻印，《考工记图注》则由纪昀刻印成功，戴震因此名重京城。
乾隆二十一年（1756年），戴震仍留京，在吏部尚书王安国寓，为其子王念孙授读。王念孙与其后的段玉裁，成为戴震最著名的两个学生。王的《读书杂志》、《广雅疏证》，段的《说文解字注》、《六书音韵表》，是清代学术史上有卓越成就的著作。乾隆二十二年（1757年）王安国去世，戴震自京南下，在扬州两淮盐运使卢见曾署中认识惠栋。这时，考据学者中有吴派、皖派之分。这主要是就其居住地区而言，在学术上也有所同异。惠栋是吴派大师，戴震是皖派大师，两人的结识也是很有学术意义的。次年惠栋去世，戴震在《惠定宇先生授经图》中曾提出：夫所谓义理，苟可以舍经而室凭胸臆，将人人凿空得之，奚有于经学之云乎哉！他认为学术理论见解的提出，要有所依据。这与他所说的“圣人之道在六经也。凡学始乎离词（分析词句之意），中乎辨言，终乎闻道”，是一致的。然而如果认为“不出于圣人之经，皆非学也”，那就显示出片面性来。事实上戴震的社会政治思想运用了大量经典语言，但表达的是他本身的经验与体会。 戴震二十九岁始入学为秀才，到四十岁才乡试中举，以后六次入京会试不第。在当时以科举为正途出身，是普遍的社会心理，而未能入翰林院，对于众望所归、久负盛名的戴震无疑是一个实际矛盾。戴震于乾隆三十四年（1769年）第三次会试不第，往山西布政使朱珪处，被聘修《汾州府志》。曾为汾阳人王辑五做墓志铭，在墓志中借题发挥，写出科举制度流弊并表达自己的感慨，“其流弊，苟焉皮傅，剿说雷同。学不一二年，目不睹全经，掇拾巍科高第，不必素所蓄积也。故不见师友之盛如古昔，岂非徒趋利禄，加以得之固易哉。……士之贵学，岂如是而已哉。”他指出科举之士，掇拾科名，争趋利禄，往往是没有实学的人。当在此时。由于会试屡次不中，又不能放弃这一途径，戴震从四十一岁到五十五岁，一再往来南北。四十一岁时，戴震在京，段玉裁相从讲学，后致函自称弟子。这年会试落选后，往江西瑞州（今江西高安、宜丰县境），曾作《凤仪书院碑记》，又提出通经致用的理论。他说：夫士不通经则材不纯，识不粹，不足以适于化理。故用经义选士者，欲其通经，通经欲纯粹其材识，然后可傅之化理斯民，克敬其事，供其职。
四十六岁，他应直隶总督方观承之聘，修《直隶河渠书》一百一十一卷，后未克竣事。此书清稿，据段玉裁记，一藏曲阜孔府，一藏直隶总督周元理家。周之甥婿据戴书删削，易名《畿辅安澜志》，冒名缮写进呈，由武英殿刊印。又今徽州文化馆尚残存《直隶河渠书》的抄稿若干。四十七岁时，戴震会试落选，往山西修《汾州府志》，四十九岁又不第，在山西修《汾阳县志》。五十岁，自汾阳入京，会试又不中，往浙东主讲金华书院。《孟子字义疏证》的初稿《绪言》即作于是年。翌年，继续在金华讲学。 这年秋天四库全书馆正总裁于敏中以纪昀、裘日修之言，向乾隆帝推荐戴震，特召入京为四库馆纂修官。五十三岁，戴震第六次会试又不第。由于其声望，奉乾隆帝命，与录取的贡士一同参加殿试，赐同进士出身，为翰林院庶吉士，仍从事四库全书的编纂。在四库馆中，戴震作出不少成绩，从《永乐大典》辑出宋代张淳的《仪礼识误》三卷，把宋代李如圭的《仪礼集释》厘订为三十卷。张淳的书，朱熹曾说“永嘉张忠甫所校《仪礼》甚仔细……较他本为最胜的《九章算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《五曹算经》、《夏侯阳算经》等大部世无传本而散见《永乐大典》各韵部，经戴震辑出列入四库全书，各加案语，写成提要。
戴震在校勘《水经注》时，分别经、注，并归纳出三种原则，订正经、注之互伪。《永乐大典》本《水经注》较胜各本，又有郦道元《自序》，他用以校勘通行本，凡补其缺漏者2128个字，删其妄增者1448个字，正其进改得3715个字。该校本颇获乾隆帝的嘉赏，当戴震把它进献给他后，乾隆亲撰御诗褒扬说： “悉心编纂诚堪奖，触目研摩亦可亲。设以《春秋》素臣例，足称中尉继功人。”
戴震在四库全书馆，利用藏书条件，凡是天文、算法、地理、文字声韵等各方面的书，均经其考订，精心研究、全力以赴，到五十五岁，乾隆四十二年（1777年）五月二十七日（7月1日）殁于北京崇文门西范氏颖园，可以说是以身殉职。他的弟子段玉裁说“谓先生鞠躬尽瘁，死于官事可也”。
纪昀有诗怀念：“披肝露胆两不疑，情话分明忆旧时。”洪榜为戴震写行状称：“抱经世之才，其论治以富民为本”。卢文弨为《戴氏遗书》作序，称：“吾友新安戴东原先生，生于顾亭林（顾炎武）、阎百诗（阎若璩）、万季野（万斯同）诸老之后，而其学足与之匹。精诣深造，以求至是之归。胸有真得，故能折衷群言，而无徇矫之失。”王昶后来为戴震作墓志铭，钱大昕后作《戴先生震传》详细记录了戴一生行谊及学术成就。
戴震卒后，其小学，则高邮王念孙、金坛段玉裁传之；测算之学，曲阜孔广森传之；典章制度之学，则兴化任大椿传之；此皆其弟子也。