Ông sinh ngày 19 tháng 7 năm 1895 tại thôn Chấn Kì, Đình Kiều, huyện Nghi Hưng, tỉnh Giang Tô, Trung Quốc trong một gia đình có 6 anh em. Hồi bé còn có tên là Thọ Khang, bố ông là Từ Đạt Chương, họ Từ ba đời làm nông dân. Bố ông là một họa sĩ dân gian nổi tiếng trong vùng bằng nghề khắc dấu, viết câu đối, vẽ tranh dân gian và canh nông. Vì vậy, Từ Bi Hồng đã sớm phải gánh vác việc gia đình do gia cảnh không mấy khá giả, lại là con trưởng.

Năm 6 tuổi, ông đã được bố dạy vẽ tranh dân gian. Sau đó, ông đã cùng cha mình đi rất nhiều nơi để vẽ tranh, khắc dấu cho nhiều đình thờ, miếu mạo quanh vùng.

Năm 1912, ông đến Thượng Hải học vẽ theo trường phái hội họa của châu Âu. Sau đó, ông đã về quê dạy học ở một trường trung học. Năm 1916, ông trở lại Thượng Hải và thi vào trường Đại học Mĩ thuật. Nhờ học giỏi, ông đã được du học tại Cao đẳng Mĩ thuật Paris sau đó 3 năm. Chính nhờ thời gian học tại nước ngoài, ông đã tiếp thu được rất nhiều tinh hoa văn hóa hội họa của nhân loại. Ông đã tới nhiều nước ở châu Âu như: Đức, Ý, Thụy Sĩ, Nhật Bản, Ấn Độ, Singapore, Indonesia... nên tài năng kiệt xuất của ông là một sự tổng hòa của văn hóa hội họa Đông - Tây.

Ông về và sinh sống tại Nam Kinh và được bổ nhiệm làm giảng viên Đại học Trung ương Nam Kinh, rồi Viện trưởng Viện Mĩ thuật Trung ương Bắc Kinh. Ông mất ngày 26 tháng 9 năm 1952 tại Bắc Kinh vì bệnh xuất huyết não.