Sinh tại Phủ Cam, Huế ngày 17 tháng 4 năm 1928.

Ngài theo học tại tiểu chủng viện An Ninh, Quảng Trị và đại chủng viện Kim Long, Huế.

Ngày 11 tháng 6 năm 1953, ngài thụ phong linh mục và được bổ nhiệm làm cha phó xứ tại họ đạo Phanxicô.

Năm 1956 ngài được cử đi học giáo luật tại Roma. Trong thời gian học tại ngoại quốc nầy, ngài có dịp tiếp xúc, sinh hoạt với các phong trào Đạo Binh Đức Mẹ, Hướng Đạo, Cursillos, Focalare. Các phong trào nầy ảnh huởng đến đường lối hoạt động của ngài sau nầyá: một đường lối vừa siêu nhiên vừa nhân bản. 

Năm 1959, ngài đậu bằng tiến sĩ giáo luật  và trở về dạy tại tiểu chủng viện  Huế (lúc bấy giờ đặt tại đại chủng viện Kim Long). Một năm sau ngài được cử làm bề trên tiểu chủng viện. Trong thời gian ngắn,  ngài khởi công xây cất cơ sở mới và thành lập tiểu chủng viện Hoan Thiện ở ngay thành phố Huế, cạnh trường Thiên Hữu. Không lâu sau, ngài vừa là bề trên tiểu chủng viện Hoan Thiện vừa đảm nhận chức vụ tổng đại diện tổng giáo phận Huế.

Ngày 24 tháng 6 năm 1967, ngài được tấn phong giám mục Nha-Trang. Khẩu hiệu của ngài lấy lại tên của Hiến Chế (Gaudium et Spes) Vui Mừng và Hy Vọng của Công Đồng Vaticanô, diển tả hết sức trung thực nếp sống và đường lối mục vụ của ngài. Suốt thời gian làm mục tử giáo phận Nha-Trang , ngài còn được trao các chức vụ : 

-         Chủ tịch UB truyền thông xã hội HĐGMVN ( 1967-1975)

-         Chủ tịch UB phát triển HĐGMVN ( 1967-1975)

-         Cố vấn UB giáo hoàng về giáo dân ( 1971-1978) 

Ngày 23 tháng 4 năm 1975, ngài được bổ nhiệm làm tổng giám mục hiệu tòa Vadesi, tổng giám mục phó tổng giáo phận Sài-Gòn với quyền kế vị.

Ngày 15 tháng 8 năm 1975 , UB Quân quản TP Sài-Gòn bắt giam ngài theo lệnh của chính quyền trung ương. Ngài bị giam giử nhiều nơi khác nhau, cho đến ngày 23 tháng 11 năm 1988, nghĩa là hơn 13 năm tù đày, ngài được thả tự do. Trong thời gian bị giam giữ, có lúc ngài được nới rộng một chút như ở Cây Vong ( Nha Trang ), Giang Xá (Hà Nội), nhờ vậy  ngài đã có thể viết lên một số kinh nghiệm sống đức tin, mục vụ, tu đức của ngài qua ba tập sách :

·        Đường hy vọng (1975)

·        Đường hy vọng dưới ánh sáng Lời Chúa và Công Đồng Vaticanô II (1979)

·        Những người lữ hành trên Đường Hy Vọng (1980)  

Tuy đươc thả tự do trên giấy tờ , nhưng ngài còn bị quản chế và không được thi hành chức vụ giám mục của mình. Năm 1989, ngài được phép qua Roma chữa bệnh và được mời làm thành viên UB quốc tế về Di trú và Di dân.

Ngày 09 tháng 04 năm 1994, Tòa Thánh bổ nhiệm ngài làm Phó chủ tịch Hội đồng giáo hoàng Công Lý và Hòa Bình.

Và ngày 24 tháng 6 năm 1998, ngài được bổ nhiệm là chủ tịch Hội đồng GH Công lý Hòa bình.

Trong những ngày tháng ra khỏi tù, trước và sau khi nhận các chức vụ trong Giáo Triều Roma, TGM Nguyễn Văn Thuận đã liên tục ( hầu  như hằng tuần ) đi đến các cộng đoàn các nước, các đại học, các cơ quan quốc tế cũng như các cộng đoàn đặc sủng để giúp tỉnh tâm, đào tạo và đôi lúc xây dựng tân cộng đoàn.  Trong thời gian nầy ngài nhận nhiều bằng cấp danh dự của các đại học, các huy chương quốc gia và quốc tế về cổ súy và chứng nhân nhân quyền và hòa bình.

Tuy công việc bề bộn, ngài đã cho xuất bản một số sách không những bằng Việt ngữ mà được chuyển ra nhiều thứ tiếng khác nhau trên thế giới, như : 

·        Năm chiếc bánh và hai con cá

·        Cầu nguyện

·        Hãy trao tặng tuổi trẻ nụ cười

·        Niềm vui sống đạo

·        Sứ Điệp Đức Mẹ La-Vang

·        Chứng nhân hy vọng

Ngày 20 tháng 8 năm 1998, tại Hoa Thịnh Đốn nhân dịp kỷ niệm 200 năm Đức Mẹ hiện ra tại La-Vang, ngài tuyên bố sáng lập Cộng Đoàn Đức Mẹ La-Vang.

Đặc biệt, vào mùa xuân năm thánh 2000, ngài được Đức Thánh Cha Gioan Phaolô II chỉ định giảng phòng Mùa Chay Thánh cho giáo triều Roma.

Và ngày 21   tháng  02  năm 2001, ngài  được Tòa Thánh phong tước vị hồng y.

Ngài tạ thế ngày 16 tháng 09 năm 2002 tại Roma và được an táng tại Vatican.