Ông tên thật là Vũ Văn Địch, bí danh Hoàng Mỹ[1], sinh ngày 30 tháng 4 năm 1914 tại xóm Gianh, làng Phúc Lâm, huyện Mỹ Đức, tỉnh Hà Đông (nay là thành phố Hà Nội) trong một gia đình trung nông lớp trên theo Nho học và có truyền thống yêu nước.

• Năm 1926, mới 12 tuổi, ông đã tích cực tham gia Lễ Truy điệu Phan Chu Trinh tổ chức ở trường làng.
• Tháng 6 năm 1929, khi là học sinh lớp nhì đệ nhất cấp ở Trường Bờ Sông - Hà Nội, ông được kết nạp vào tổ chức thanh niên cộng sản. Học hết đệ nhất cấp, ông đi học nghề thợ nguội ở xưởng Tân Thành tại phố Hàng Nón, Hà Nội.
• Năm 1935, ông ra Hải Phòng học nghề sửa chữa xe ô-tô ở trường kỹ nghệ thực hành. Tại đây, tham gia làm báo bí mật với ông Nguyễn Quyết (về sau được phong hàm Đại tướng, từng là Phó chủ tịch Hội đồng Nhà nước).
• Năm 1936, tham gia hoạt động trong Phong trào Mặt trận Dân chủ, Hội Ái hữu và Đoàn Thanh niên Dân chủ tại Hà Nội.
• Năm 1937, ông được giao Phụ trách Phòng Quản trị Tờ báo Thế giới - Tiếng nói của Đoàn Thanh niên Dân chủ.
• Năm 1938, ông được Trường Chinh, Đào Duy Kỳ giới thiệu vào Đảng Cộng sản Đông Dương, sinh hoạt trong Chi bộ công khai ở Hà Nội.
• Tháng 9 năm 1939, ông bị thực dân Pháp bắt, kết án tù và giam ở Nhà đày Sơn La.
• Tháng 9 năm 1940, bị đưa về giam ở xà lim của Sở Mật thám Hà Nội.
• Đầu năm 1941, thực dân Pháp đày ông lên Nhà lao Bắc Mê (Hà Giang). Tại đây, ông tham gia thành lập Chi bộ Đảng Cộng sản Đông Dương gây ảnh hưởng lớn đến phong trào cách mạng ở các địa bàn lân cận, góp phần biến một số làng bản trở thành cơ sở hoạt động của Đảng bộ địa phương trong những năm 1940 - 1945. Vì thế thực dân Pháp bèn đưa ông và một số người Cộng sản về Nhà lao Sơn La. Tại đây, ông đã tham gia tuyệt thực phản đối chế độ thực dân.
• Giữa tháng 6 năm 1941, ông cùng 7 đảng viên cộng sản và 3 chính trị phạm khác bị đẩy lên tàu hỏa, đưa vào Sài Gòn rồi xuống tàu thủy, đem đi đày ở đảo Madagascar (Châu Phi).[2]
• Tháng 3 năm 1943, để tìm cách về nước hoạt động, ông cùng một số đồng chí của mình tình nguyện tham gia quân Đồng minh. Đầu năm 1944, ông cùng với Nguyễn Văn Ngọc, Nguyễn Văn phòng được quân Anh đưa tới đưa tới Kenya rồi sang Ấn Độ để huấn luyện hoạt động tình báo. Tháng 3 năm 1945, ông cùng Nguyễn Văn Ngọc, Nguyễn Văn phòng được người Anh cho máy bay bay từ Dakar qua vịnh Bengal, vịnh Thái Lan, Biển Đông, vịnh Bắc Bộ vào châu thổ sông Hồng để thực hiện kế hoạch cho họ nhảy dù cùng điện đài xuống khu vực Miếu Môn ở giữa hai tỉnh Hà Đông, Hòa Bình. Do pháo phòng không Nhật bắn lên nhiều, sương mù lại dày đặc nên máy bay phải quay về. Tháng sau, hành trình cũ lặp lại. Lần này, ba người nhảy dù xuống làng Tiên Lữ - huyện Quốc Oai - tỉnh Hà Đông (nay là Hà Nội). Tuy vùng này có quân Nhật chiếm đóng nhưng nhờ được nhân dân che chở, giúp đỡ, họ đã tìm về được nhà Trần Hiệu ở làng Phúc Lâm - huyện Mỹ Đức và chỉ ít ngày sau đã bắt liên lạc được với Xứ ủy Bắc Kỳ. Phó bí thư Xứ ủy Trần Quốc Hoàn dẫn Nguyễn Văn phòng đi gặp Tổng bí thư Trường Chinh. Tổng bí thư khen ngợi: "Các đồng chí đã lợi dụng được bọn đế quốc để trở về hoạt động".

Trần Hiệu được giao ẩn náu trong một ngôi chùa ở xóm La Dương-xã La Phù-huyện Hoài Đức, với ba nhiệm vụ: giữ liên lạc bình thường với người Anh, thực hiện liên lạc bằng điện đài giữa Xứ ủy và Trung ương, chuẩn bị chương trình để mở lớp huấn luyện về trinh sát quân sự cho Xứ ủy.

• Tháng 8 năm 1945, ông tham gia chỉ đạo khởi nghĩa ở Hà Đông và là người đại diện phía cách mạng tiếp nhận sự bàn giao chính quyền từ Tổng đốc Hà đông Hồ Đắc Điềm.

Sau đó ông được cử Phụ trách Phòng Án Chính trị rồi làm Phó Giám đốc Sở Công an Bắc Bộ. Ông đã tham gia chỉ đạo lực lượng công an trấn áp có hiệu quả Đại Việt và Quốc dân đảng trong vụ án Ôn Như Hầu.

• Ngày 20 tháng 3 năm 1947, Cục Tình báo thuộc Bộ Quốc phòng - Tổng Chỉ huy được thành lập, ông được cử làm Cục trưởng.
• Ngày 20 tháng 1 năm 1948, Ông được Hồ Chí Minh ký sắc lệnh cử làm Cục trưởng Cục Tình báo thuộc Tổng Chỉ huy Quân đội Quốc gia Việt Nam.[3]
• Tháng 4 tháng 1950, Cục Tình báo giải thể, ông được cử làm Phó Giám đốc Nha Công an Việt Nam kiêm Trưởng ty Tình báo, Nha Công an.
• Ngày 15 tháng 7 năm 1951, Cơ quan Tình báo Chiến lược của Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa với tên gọi Nha Liên lạc thuộc Thủ tướng Phủ được thành lập, ông được Hồ Chí Minh ký sắc lệnh bổ nhiệm Giám đốc.
• Ngày 10 tháng 6 năm 1957, Nha Liên lạc hợp nhất với Cục Quân báo - Bộ Tổng tham mưu thành Cục Tình báo - Cơ quan Tình báo Chiến lược toàn diện của Đảng và Quân đội, ông lại được bổ nhiệm Cục trưởng.
• Năm 1958, ông được phong quân hàm Đại tá.
• Năm 1960, sau Đại hội III của Đảng Lao động Việt Nam, ông được bổ nhiệm Phó Viện trưởng Viện Kiểm sát Nhân dân Tối cao.
• Năm 1984, khi vừa tròn 70 tuổi, ông được nghỉ hưu.
• Ông mất ngày 9 tháng 11 năm 1997 tại Thành phố Hồ Chí Minh, hưởng thọ 84 tuổi. Lễ Truy điệu ông được Nhà nước và Quân đội tổ chức trọng thể tại Nhà Lễ tang Bộ Quốc phòng (Thành phố Hồ Chí Minh), án táng tại Nghĩa trang Liệt sĩ Thành phố Hồ Chí Minh. Tại Hà Nội, Viện Kiểm sát Nhân dân Tối cao cũng đã tổ chức trọng thể Lễ truy điệu.