Nikolaj Frederik Severin Grundtvig kom til verden i Udby præstegård på Sydsjælland. Hans far, Johan Grundtvig, var præst af den gamle skole; hans syn på kirken og kristendommen var konservativt og pietistisk.
Frederik - som Grundtvig blev kaldt som barn - var mors dreng: Moderen Catrine Marie Bang var ud af forsker- og præsteslægten Bang, som mente at nedstamme fra selveste Absalon. Frederik var den yngste af syv børn: To søskende døde som spæde, tre storebrødre var sendt ud af hjemmet for at forberede sig til præstekaldet, og Frederik tilbragte sin barndom med sin eneste søster, den et år ældre Ulrikke, kaldet Rikke, som både var hans plageånd og perleveninde.
Grundtvig har aldrig udgivet sine erindringer, men små erindringsglimt findes overalt i hans forfatterskab. Ofte omtaler han sig selv i 3. person. Han husker, hvordan moderen med stort besvær forsøgte at lære ham at læse, da han var blot fire år gammel. “ (...) han erindrer sig grant, at Bogstavet O nær havde skaffet ham en rumpefuld (...) ”. (“Grundtvigs erindringer og erindringer om Grundtvig”, side 17). At læse lærte han dog til sidst, og så læste han med umættelig appetit og interesse for især historie, nordisk mytologi og religion.
Som bare ni-årig blev Grundtvig sendt til Thyregod ved Vejle. Her skulle han forberedes til latinskolen af en ven af familien, præsten Laurids Feld. Feld var, som Grundtvigs forældre, stærkt ortodoks og rasede mod samtidens rationalistiske kirke- og trossyn. Alligevel åbnede han sit store bibliotek for Grundtvig, som i fred kunne suge tidens mange forskellige tanker til sig.
Grundtvig begyndte på Århus Katedralskole i 1798. Her blev studeret latin i lange baner, men Grundtvig brød sig ikke om terperiet. Han læste om nordisk mytologi i stedet og slog sig på kortspil. Trods manglende gnist klarede han sig strålende, men skoletiden i Århus jog luften ud af hans lidenskaber, og han tabte interessen for både kristendommen, historien og mytologien. Oplevelserne fra Århus ligger bag Grundtvigs senere opgør med “den sorte skole”.
Da han i 1800 indledte sit studium i teologi ved Københavns Universitet, var han således ganske desillusioneret. I vinteren 1802 fulgte han en forelæsningsrække hos sin fætter, naturfilosoffen Heinrich Steffens. Steffens talte om tysk romantik; Fichte, Schelling, Goethe, og om det guddommeliges åbenbaring i natur, historie og poesi. Grundtvig forstod ikke meget af Steffens filosofi, men denne introduktion til romantikken fik stor betydning for ham. Det var også Steffens, der fik en ung drømmer ved navn Adam Oehlenschläger til at gribe pennen.
Grundtvig afsluttede teologistudiet i 1803, blot 20 år gammel. Han tilbragte nu sin tid med at digte, men i foråret 1805 fik han en stilling, som skulle ændre hans liv: Han blev ansat som huslærer på herregården Egelykke på Langeland, og han forelskede sig brændende i husets frue, den seks år ældre Constance Steensen-Leth. Den umulige kærlighed fik Grundtvig til at flygte ind i romantikken og nu så han dybden i de tanker, Steffens havde udfoldet. Den ulykkelige kærlighed rev ham op indefra, og romantikken gav ham netop det bud på harmoni, han behøvede: Harmonien i den guddommelighed som gennemstrømmer og forener alt, og som kun poesien kan rumme. Han oplevede en religiøs vækkelse, og fordybede sig i læsning af den nordiske mytologi og romantiske skrifter. Men han forkastede dog harmonitanken igen, og langsomt krystalliserede de problemer sig, som han kom til at beskæftige sig med hele sit liv: Forholdet mellem det evige og det jordiske, mellem kirke og folk, samt troens og poesiens stilling i livet.
Han forlod Langeland i 1808 og fortsatte sin forskning i nordisk mytologi i København, men den aldrende far kaldte ham hjem til kirken i Udby, hvor han kom til at fungere som præst i to år. Her rettede han angreb mod tidens rationelle lærde, og efter faderens død fortsatte han sit arbejde i hovedstaden. Han var på kant med samtiden, og hans virke som litterat og skribent blev overset.
I 1822 fik han et præsteembede ved Christianshavns kirke i København. Her gjorde han sin “mageløse opdagelse” , der skulle gøre ham til en af de betydeligste skikkelser i dansk kulturhistorie: “Den mageløse opdagelse” er erkendelsen af, at det levende ord er det vigtigste i gudstjenesten og i kristendommen; det levende ord i form af dåben og Trosbekendelsen. Med det postulat lagde han sig endnu en gang ud med samtidens teologer, og efter en injuriesag indkasserede Grundtvig livslang censur - som dog senere blev ophævet. I “den mageløse opdagelse” ligger kimen til Grundtvigs projekt om skolen for livet, som er ført videre i vor tids højskoler.
Grundtvig var i lange perioder uden præsteembede, men fra 1839 og frem til sin død var han tilknyttet hospitalskirken Vartov i København. I 1861 fik han rang af biskop. Han nåede også at være medlem af Folketinget og sad med i den forsamling, der forfattede Danmarks Grundlov i 1849 - han var dog ikke tilhænger af demokratiet.
Grundtvig led af maniodepressiv psykose og hans liv var præget af sammenbrud og kriser, hvor han tvivlede på sin tro. Men man kan spørge sig selv, om han ville have haft modet og evnen til at se ud over samtidens dogmer uden lidelsen, som hele tiden bibragte ham nye erkendelser og førte hans tænkning ud på nye spor.
Grundtvig var gift tre gange og fik 5 børn. Han døde fredeligt i sin lænestol uden forudgående sygdom i 1872, 89 år gammel.