Cuối năm 1920, cụ Cử Cầu ra tù, ông về giúp cha mở hiệu thuốc Lợi Nhân Đường ở Ngã Tư Sở. Ông học được nghề thuốc Nam và trở thành vị lương y suốt đời chữa bệnh không công. Ông lấy hiệu Tịnh Liễu (Tịnh: trong sạch, Liễu: hiểu biết), bắt đầu tự học đạo Phật và ngoại ngữ. Được bà nội và bác ruột dạy chữ Hán, cùng đức tính kiên trì tự học, dần dà ông đã am hiểu chữ Hán, Nho giáo và Phật giáo, lại thông thạo các tiếng Anh, Pháp, Nhật.

Bén duyên với Phật giáo, ông lấy hiệu là Thiều Chửu, có nghĩa là cái chổi quét bụi, thể hiện rõ tâm nguyện của mình là "cây chổi quét bụi ấy sẽ làm trong sáng giáo hội qua ngòi bút cải cách của mình". Ngoài ra, "hàng ngày phải lau quét bụi trần tham nhiễm, đừng để gương lòng vẩn đục bởi phiền não vô minh che lấp". Ông không trở thành tu sĩ mà chỉ là một cư sĩ, tu tại gia.

Khi bà chị ruột túng bấn, ông thôi việc hiệu thuốc để giúp chị mưu sinh bằng nghề cho thuê đòn tang. Lúc 28 tuổi, ông giúp cậu em họ kiếm sống bằng cách cùng mua một máy in dập chân, thuê nhà số 36 phố Sinh Từ mở hiệu sách Hòa Ký (lấy tên từ phương châm Lục Hoà của Phật).

Đi sâu nghiên cứu Phật giáo, năm 1932-1933 ông cho ra đời bản dịch Khóa hư lục, "bộ kinh cứu khổ cho đời" mà theo ông tác giả là vua Trần Nhân Tông, vị tổ Thiền phái Trúc Lâm Việt Nam (theo Đào Duy Anh thì tác giả là vua Trần Thái Tông).

Thiều Chửu góp công lớn trong sáng lập Hội Phật giáo Bắc Kỳ (1934), nhưng khi Hội mời vào Ban Trị sự thì ông lại do dự vì thấy Ban này có mấy vị quan cai trị. Sau cùng ông nhận lời với ý nghĩ có thể lợi dụng Hội này để thực hành cái chí đánh đổ chế độ thối nát của nhà chùa thời đó.

Sau khi Hội Phật giáo Bắc Kỳ thành lập năm 1934 và ra báo Đuốc tuệ, Thiều Chửu nhận lời làm quản lý và biên tập cho tờ báo. Ông cũng tham gia thành lập Hội truyền bá quốc ngữ vào năm 1938 để nâng cao dân trí.

Năm 1936, ông cùng bà Cả Mọc (Hoàng Thị Uyển) đồng sáng lập Hội Tế Sinh và làm Tổng Thư ký Hội. Ngay năm sau Hội lao vào cứu giúp nạn nhân trận lụt Đinh Sửu.

Ông kể: "Chính vì chung một chí nguyện chịu khổ sở nhọc nhằn để giúp đỡ đồng bào, cả đời không ăn ngon mặc đẹp, không ai có gia đình riêng, nên chúng tôi được nhiều người tin lắm. Rất nghèo mà tiền bao nhiêu cũng có".

Năm 1937, lụt tràn hai tỉnh Bắc Ninh, Bắc Giang. Ngoài việc góp sức cho cơ quan cứu tế, ông cùng bà Cả Mọc còn vận động đi lấy tiền lấy áo; rồi cùng ông Hoàng Đạo Thúy, Trần Duy Hưng hàng ngày đem thuốc, tiền, quần áo đi tới từng nhà nạn nhân giúp cho đến khi họ sống được. Những yếu nhân của Hội đã đi cứu tế ba tháng liên tục cho đến lúc lúa chín.

Năm 1941, khi trường Phật học Phổ Quang được mở, ông đảm nhận việc dạy chữ Hán, giảng kinh và chủ trì các khóa lễ mà nhiều học viên sau này trở thành các bậc tu hành có uy tín như Hòa thượng Thích Tâm Tịch, đệ nhị Pháp chủ Giáo hội Phật giáo Việt Nam.

Năm 1945, ngay sau khi Cách mạng tháng Tám thành công, Chủ tịch Hồ Chí Minh đã mời ông ra làm Bộ trưởng Bộ Cứu tế Xã hội trong chính phủ Lâm thời[3], nhưng ông từ chối để tiếp tục việc giảng dạy cho các lớp Phật giáo, cùng Cô nhi, để theo con đường tu trì lợi tha mà mình đã chọn.

Năm 1946 ông cùng một lớp học tăng ni và một số trẻ mồ côi hội Tế Sinh đi theo kháng chiến chống Pháp, tham gia lao động sản xuất, giáo dục, viết và dịch sách.

Tự trầm

Trong Cải cách ruộng đất, ông bị đội cải cách ruộng đất ở xã Đồng Liên, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên, ông bị quy là địa chủ và bị đội xỉa xói mắng nhiếc nhiều giờ, vu cho đủ các tội ác, dùng những lời nói khinh bỉ hà khắc. Bị vu cáo, cộng với sự thương cảm cho nhiều nông dân bị hàm oan trong Cải cách ruộng đất mà cảm thấy mình bất lực, ông đã tự trầm vào ngày 16 tháng 6 năm Giáp Ngọ (ngày 15 tháng 7 năm 1954) tại Sông Cầu chỗ đập Thác Huống, thuộc xóm Đồng Tâm, xã Vạn Thắng, huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên. Trước khi mất, Thiều Chửu thức trắng đêm viết thư tuyệt mệnh gửi Chủ tịch Hồ Chí Minh, thư dặn dò các học trò mình phấn đấu theo kháng chiến chống Pháp đến cùng, và viết lời kết bản Tự bạch (cũng gửi Hồ chủ tịch) như sau:

Ni sư Thích Đàm Ánh, một học trò của Thiều Chửu kể lại, Thiều Chửu dặn đừng vớt xác ông, nhưng các hậu duệ và học trò không ai nỡ làm thế. Sau hòa bình lập lại, họ trân trọng rước hài cốt ông về Hà Nội mai táng. Hiện nay mộ ông đặt tại nghĩa trang Thanh Tước, số mộ 170-C3.

Ngày 21 tháng 6 năm 2002 các cháu của ông cùng tạp chí Xưa & Nay (Hội Khoa học Lịch sử) và tạp chí Tia Sáng (Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường) tổ chức hội thảo 100 năm ngày sinh Nhà Văn hoá Thiều Chửu Nguyễn Hữu Kha tại nhà Thái Học Văn Miếu - Quốc Tử Giám.