江戸八代洲河岸（現東京都中央区）に幕府定火消の与力・安藤重右衛門の嫡男として生まれる。本名は安藤重右衛門（後に徳太郎）。幼少期に両親を相次いで失い、13歳で家督を継いで与力職を務めながら絵師を目指した。1811年ごろ歌川豊広に入門して浮世絵の技法を習得し、「広重」の号を得た。1830年代初頭に天覧（将軍に随行した上洛旅行）に加わったことが、その後の「東海道五十三次」創作の直接の契機となった。1833年に刊行が始まった「東海道五十三次」は55枚（序文・跋文を含む）の連作で、日本各地の風景を叙情的に描いたことで大ヒットとなった。その後も「木曾街道六十九次」「名所江戸百景」など多くの名作シリーズを生み出した。晩年には与力職を甥に譲り絵師に専念した。1858年にコレラで急死し、61歳で没した。葬儀は浅草の東岳寺で行われた。

旅への深い愛着と自然の移ろいへの繊細な感受性を絵に凝縮した。雨・雪・霧・夕暮れなど大気の表現において当代随一であり、「広重の雨は濡れる」と称された。葛飾北斎が人物や動きの力強さで知られたのに対し、広重は季節と情感の詩人として対照的な存在感を持っていた。

「東海道五十三次」をはじめとする浮世絵は19世紀後半にヨーロッパへ渡り、ジャポニスムの旗手としてモネ・ゴッホ・ホイッスラーら印象派・後期印象派の画家たちに多大な影響を与えた。ゴッホは広重の「亀戸梅屋敷」「大はしあたけの夕立」を油彩で模写している。現代でも世界中の美術館に浮世絵コレクションが所蔵され、日本美術の国際的評価の礎となっている。