Vũ Trinh là người làng Xuân Lan, huyện Lương Tài, phủ Thuận An, trấn Kinh Bắc, nay là thôn Ngọc Quan, xã Lâm Thao, huyện Lương Tài, tỉnh Bắc Ninh.

Xuất thân trong một dòng dõi khoa bảng, ông nội là Vũ Miên đậu Hội nguyên Tiến sĩ thời Lê - Trịnh, làm quan đến chức Nhập thị hành Tham tụng (quyền Tể tướng), khi mất được truy tặng chức Binh bộ Thượng thư; và cha của Vũ Trinh là Vũ Chiêu thi đậu Hương giải, làm quan trải giữ các chức Phó Hiến sát sứ Sơn Nam, Tham nghị Hải Dương, rồi được tiến triều[2] làm quan đến chức Đặc tiến Kim tử Vinh lộc Đại phu, Hàn lâm viện Thị chế, Tham đồng, Đề lĩnh Tứ thành quân vụ.

Vũ Trinh thông minh từ nhỏ, đọc sách nhìn qua một lượt là đọc được[3], sớm nổi tiếng văn học. Năm 17 tuổi, Vũ Trinh đỗ đầu khoa thi Hương tiến (Giải nguyên), được bổ nhiệm làm Tri phủ Quốc Oai[4].

Năm 1787, sau khi Lê Chiêu Thống lên ngôi vua, ông được triệu về triều. Cũng trong năm này, tướng Tây Sơn là Vũ Văn Nhậm kéo quân ra Bắc Hà đánh dẹp Nguyễn Hữu Chỉnh, khi ấy, Vũ Trinh và cha đã bán hết gia sản để chu cấp việc quân và giúp vua Lê chạy nạn.

Đến cuối năm sau (1788), nhờ quân Thanh (Trung Quốc) vua Lê Chiêu Thống về lại Thăng Long, Vũ Trinh được vời giữ chức Tham tri Chính sự[5](Phó Tể tướng), kiêm Lại bộ hữu Thị lang, kiêm Hình bộ hữu Thị lang.

Đầu năm 1789, vua nhà Tây Sơn là Quang Trung đem đại binh ra Bắc đánh tan quân đội nhà Thanh. Vua Lê Chiêu Thống lại phải chạy sang nhà Thanh cầu viện. Không thể theo được, Vũ Trinh trở về ẩn thân tại Hồ Sơn. Tại đây, ông dạy học và viết nên tập truyện truyền kỳ Lan Trì kiến văn lục, nối tiếp mạch văn học truyền kỳ như Lĩnh Nam chích quái của Vũ Quỳnh, Kiều Phú; Truyền kỳ mạn lục của Nguyễn Dữ. Trong thời gian này, Vũ Trinh được người bạn là Ngô Thì Nhậm đề cử ra làm quan cho nhà Tây Sơn, song ông từ chối cộng tác với Tây Sơn. Bởi vậy Nguyễn Đề, một đại quan Tây Sơn, là anh vợ Vũ Trinh viết thơ đã ví Vũ Trinh như Bá Di, Thúc Tề[6]:

Năm 1796, Vũ Trinh cùng với Ngô Thì Nhậm, Ngô Thì Hoàng, Phan Huy Ích, Nguyễn Đăng Sở, Nguyễn Đàm lập ra Thiền viện Trúc Lâm ở phố Bích Câu, bàn luận về Thiền phái Trúc Lâm. Nhóm tác giả soạn Trúc Lâm tông chỉ nguyên thanh được người nghiên cứu Phật học đánh giá cao, trong đó Vũ Trinh cùng Nguyễn Đăng Sở viết chú giải.

Năm 1802, sau khi nhà Tây Sơn bị đánh đổ, Vũ Trinh được Gia Long vời ra tham chính, nhận chức Thị trung học sĩ (chánh Tam phẩm) tại triều (Phú Xuân, tức Huế ngày nay). Cùng nhận chức Thị trung học sĩ với ông có Phạm Quý Thích.

Năm 1804, nhân việc đưa hài cốt vua Lê Chiêu Thống về nước, ông xin từ quan nhưng không được chấp thuận. Nhân đó, ông được cử đi khám xét việc đê ở Bắc Thành, rồi lại triệu về Kinh.

Năm 1807, Vũ Trinh được cử làm Giám thí (Phó chủ khảo) trường thi Sơn Tây[9]. Cũng năm này, ông làm Chánh sứ sang Yên Kinh[10] (燕京, tức Bắc Kinh), cùng Phó sứ Ngô Nhân Tịnh để tuế cống.
Năm 1809, ông được cử làm Chánh sứ đi Yên Kinh mừng Gia Khánh thượng thọ ngũ tuần[11]. Trên đường đi qua núi Tướng Đài (Hàng Châu), ông có cảm khái viết bài thơ được lưu lại, lại có viết Sứ Yên thi tập.
Mùa xuân tháng 1 năm 1811, Gia Long sai Tổng trấn Bắc Thành là Nguyễn Văn Thành sung chức Tổng tài sửa định luật lệ. Tờ dụ chỉ rõ: “Bọn khanh nên hết lòng khảo xét những pháp lệnh điển lệ của bản triều, tham hợp với điều luật đời Hồng Đức và nước Đại Thanh, lấy bỏ cân nhắc mà làm thành sách. Trẫm sẽ sửa chữa cho đúng để ban hành”[12]. Nguyễn Văn Thành mời Vũ Trinh và Trần Hựu cùng tham gia biên soạn bộ luật Gia Long.
Tháng 12 năm 1811, Vũ Trinh nhậm mệnh biên soạn Phàm lệ soạn sử nói về các thể lệ làm sử[13]. Sau đó, Gia Long duyệt bản Phàm lệ này đã cử Nguyễn Văn Thành giữ chức Quốc sử quán Tổng tài, Phạm Như Đăng giữ chức Phó Tổng tài[14]. Nguyễn Văn Thành kính trọng tài năng của Vũ Trinh, cho con là Nguyễn Văn Thuyên (cũng là phò mã của vua nhà Nguyễn) theo học.
Năm 1813, ông được cử đi làm Giám thí trường thi Quảng Đức[9], khoa thi này 8 tỉnh thi chung tại 1 trường Quảng Đức, chấm lấy đỗ 9 người trong đó có Thuyên[15]. Cũng trong năm này, ông được thăng Hình bộ hữu Tham tri (tòng Nhị phẩm).

Năm 1816, Nguyễn Văn Thuyên bị vu oan bởi một bài thơ. Vũ Trinh là một đại quan ở bộ Hình lại là thầy của Thuyên nên có ý bênh vực, song Thuyên vẫn không khỏi tội. Chẳng những vậy, ông bị đoạt hết phẩm hàm[16] và bị đưa đến phố Hội An (Quảng Nam) để an trí, tại đây ông giảng dạy để tự túc, người theo học rất đông, có hơn 10 học trò thi đậu. Sau gặp ân xá, Vũ Trinh xin về; các học trò xin lưu lại và lập đền thờ ngay khi ông còn sống[17]. Đến năm 1828, ông trở về quê nhà được vài hôm thì mất, thụy là Mẫn Trực.

Vợ Vũ Trinh là con gái Đại tư đồ, Tham tụng Nguyễn Nghiễm; là chị cùng mẹ của đại thi hào Nguyễn Du (giống như dòng dõi họ Vũ của Vũ Trinh, dòng họ Nguyễn ở Tiên Điền cũng là một vọng tộc khoa bảng có nhiều người làm quan chức, 2 gia đình là môn đăng hộ đối). Vũ Trinh là người đầu tiên được Nguyễn Du nhờ đọc duyệt và bình Truyện Kiều khi còn ở dạng bản thảo, các lời bình của Vũ Trinh dùng chữ Hán bằng mực đen. Câu "Nợ tình chưa trả cho ai; Khối tình mang xuống tuyền đài chưa tan" trong Truyện Kiều của Nguyễn Du lấy điển tích ở truyện Thanh Trì tình trái trong Lan Trì kiến văn lục của Vũ Trinh.

Đại Nam liệt truyện viết: Vũ Trinh học vấn sâu rộng, văn chương điển lệ. Thời Gia Long mới lập, các chiếu sách văn từ hầu hết do một mình Vũ Trinh làm. Tác phẩm của Vũ Trinh có tập thơ "Sứ Yên", tập thơ " Cung oán" và tập "Kiến văn lục" lưu hành ở đời[3].

Ngô Thì Hoàng của Ngô gia văn phái viết: Vũ Trinh sẵn ôm tài chí kinh bang tế thế, song gặp thời ngang trái, mới lẫn tăm hơi chốn lều tranh...Vũ Trinh là người có học vấn uẩn súc...

Trần Danh Lưu viết: Thầy học vấn uyên bác, tầm nhìn bao la. Tử, Sử, Bách gia không loại sách nào không đọc. Từ sau khi đổi đời, thầy náu mình chốn điền viên, thỉnh thoảng cũng đùa chơi với ngọn bút, nghiên mực, ghi những điều nghe được, thấy được thành sách...Bởi văn chương của thầy, xuất thì thành long phượng trên hồ, xử thì thành dáng núi trời thu, lưu hành khắp nơi khắp chốn.