1911年辛亥革命后投入滇军，1912年以准尉级军衔被保送入云南讲武堂第四期步兵科学习。1914年毕业后回家探亲，与龙泽清结婚。1915年随护国军进入四川，历任排长、连长、副营长等职。1920年任唐继尧的督军公署少校副官，1922年被唐继尧任命为近卫第三营营长。1925年任第七旅旅长，归龙云第五军指挥。1927年2月6日，跟随昆明、蒙自、昭通、大理四镇守使龙云、胡若愚、张汝骥、李选廷发动推翻唐继尧的“二•六政变”。随后协助龙云打败了胡若愚等部，统一了云南，任国民党第38军（军长龙云）第3师师长。1929年冬至1930年4月，兼任云南省财政厅长。1931年由于不满龙云的“废师改旅”方案，卢汉、朱旭、张凤春、张冲四师长发动“倒龙”政变，后卢汉、张冲又请回龙云，卢汉被委任为全省团务督办，保留省政府委员。
1937年8月，任由龙云创建的国民党第60军（6个旅，4万人）军长，1938年4月，率60军参加台儿庄血战，坚守禹王山20多个昼夜，伤亡官兵达2万多人。著名作曲家冼星海给卢汉的六十军作了一首歌曲：“我们来自云南起义伟大的地方/走过崇山峻岭/开到抗日的战场/兄弟们/用血肉争取民族的解放/云南是六十军的故乡/六十军是保卫中华的武装。”1938年8月，任第三十军团军团长（辖60军、58军、新3军），率部参加武汉保卫战，12月，第三十军团扩编为第一集团军，初由龙云兼总司令，卢汉为副总司令并代总司令，高荫槐为副总司令。不久卢汉任总司令。1940年8月，日军在海防登陆，占领越南，进窥滇缅。为加强云南边防，卢汉被任命为滇越边区司令，率60军到滇南设防。1940年年底，滇南作战军总部改为第一集团军总部，移驻蒙自。1945年初，云南的第一集团军扩编为第一方面军，卢汉任第一方面军总司令，名义上辖第一、第九两个集团军，而第九集团军则是蒋介石的嫡系关麟徵部，实际上起着监视滇军的作用。
1945年月日本投降后，卢汉奉蒋介石之命率部开赴越南受降，8月20日各部队陆续开拔，9月20日，卢汉率领总部人员直飞河内，9月28日在河内总部参加受降仪式。10月3日，蒋介石命令杜聿明发动武装政变将龙云软禁。然后任命卢汉任云南省政府主席。12月1日，卢汉就任云南省主席，随后兼任云南保安司令、云南省绥靖公署主任。1949年2月12日，制造了“南屏街大血案”。1949年12月9日率部起义。
解放后，曾任云南省军政委员会主席、西南行政委员会副主席、全国人大常委、全国政协常委、国家体委副主任、民革中央常委。1974年5月13日，卢汉因患肺癌在北京病逝，终年79岁。\58xs8.com