重慶市江津人。一九一九年赴法國勤工儉學。一九二二年加入中國社會主義青年團，翌年加入中國共産黨。一九二四年赴蘇聯學習。一九二五年回國後，任黃埔軍校政治部秘書兼政治教官，中共廣東區委軍委特派員，中共湖北省委軍委書記。一九二七年任中共前敵軍委書記，南昌起義軍第十一軍黨代表，同年參與領導廣州起義。

土地革命戰爭時期，任中共廣東省委軍委書記，中國工農紅軍總政治部副主任，紅一軍團政治委員，中央紅軍先遣隊政治委員。參加了長征。

抗日戰爭時期，任八路軍一一五師副師長、政治委員，晉察冀軍區司令員兼政治委員，中共中央晉察冀分局書記。解放戰爭時期，任華北軍區司令員，中共中央華北局第二書記，中國人民革命軍事委員會副總參謀長，平津衛戍區司令員。

中華人民共和國成立後，任北京市市長，人民革命軍事委員會副主席，中國人民解放軍副總參謀長、代總參謀長，國務院副總理兼中央科學小組組長，國家科學技術委員會主任，國防科委主任，中共中央軍委副主席。一九五五年被授予元帥軍銜。是第一、二、三屆國防委員會副主席，第四、五屆全國人大常委會副委員長，中國共産黨第七屆中央委員，第八屆中央政治局委員，第九、十屆中央委員，第十一、十二屆中央政治局委員。