西魏大統九年（543年），宇文邕出生於同州，是宇文泰第四子。據說宇文邕幼年便知道侍奉雙親至孝，而且聰明敏達有氣度。宇文泰因此很喜歡他，常對別人說：“將來能實現我的志向的，一定是這個兒子。”因爲其父爲西魏權臣，故而青少年時代的宇文邕前途平坦，西魏恭帝二年（555年），宇文邕十二歲時，被封爲輔城郡公。北周孝閔帝元年（557年），三兄孝閔帝宇文覺受禪登基，建立北周，拜宇文邕爲大將軍，出鎮同州。同年九月，大冢宰宇文護廢孝閔帝，擁立明帝宇文毓繼位。十二月十六日，遷任宇文邕爲柱國，授蒲州諸軍事、蒲州刺史。武成元年（559年），宇文邕入朝擔任大司空、治御正，進封爲魯國公，兼任宗師。周明帝十分親近他，朝廷凡有大事，多同他商議。宇文邕性格深沉，識見宏遠，不是因爲周明帝垂問，他始終不輕易發表意見。周明帝常常讚歎他道：“此人不言，言必有中。”
武成二年（560年）四月，權臣宇文護派人毒死周明帝，立十七歲的宇文邕爲帝，是爲周武帝。宇文邕即位時，北周政局十分不穩，關鍵原因就在於宇文護壟斷了北周實權。宇文護是宇文泰的侄子，西魏時，曾任大將軍、司空。大定二年（556年），宇文泰病重臨終之前，曾鄭重地對宇文護表示過，自己的諸子都年幼，而且外敵勢力龐大，所以要求宇文護總攬軍政，繼承自己的志向。宇文護表面許諾下來。第二年，他擁立宇文覺爲帝，建立了北周政權。宇文覺秉性剛烈，特別厭惡晉公宇文護的專權。宇文邕深知宇文護的勢力已經長成，故而採取了韜光養晦的策略。即位伊始，他不敢暴露自己對宇文護的不滿。保定元年（561年）正月，宇文邕就以大冢宰、晉公宇文護爲都督中外諸軍事。而且在日常極力討好宇文護。周樑躁公侯莫陳崇隨宇文邕一同到原州，夜裡，他執意回到長安去。衆人都認爲這件事有些奇怪。侯莫陳崇自以爲聰明，便對自己周圍親近的人揚言宇文護已經被誅殺。有人把侯莫陳崇的話傳了出去。宇文邕聽說後，立即召諸公於大德殿，當着衆人的面責罵侯莫陳崇，侯莫陳崇惶恐謝罪。就在這一天夜裡，宇文護派兵衝進侯莫陳崇住所，迫使他自殺了。宇文邕通過實際行動，表明自己對宇文護決無二心。不久，宇文邕又用韜晦之計表彰宇文護，詔稱：“大冢宰晉國公，親則懿昆，任當元輔，自今詔誥及百司文書，並不得稱公名。”在詔書之中不得稱晉公宇文護之名，可見宇文邕對宇文護暫時“尊崇”之程度。宇文護的母親被北齊俘虜，母子分離三十五年，後來北齊將她放回，宇文邕對她也竭力奉承，凡是賞賜她的物件，一定是極盡奢華。每到四時伏臘，宇文邕都是率領皇族親戚向宇文護之母行家人之禮，被稱爲“觴上壽”。用此來博得宇文護的歡心。由於宇文邕表面上的尊重、曲從，宇文護沒有像對宇文覺、宇文毓那樣對待他。然而在暗中，宇文護還是時時要挾宇文邕，專橫跋扈，總想取而代之。保定四年（564年），宇文邕在宇文護的策劃下發兵攻打北齊。十一月，柱國、蜀國公尉遲迥率大軍圍困洛陽，齊國公宇文憲於邙山圍困齊軍，晉公宇文護的軍隊駐紮於陝州。十二月，權景宣攻打北齊豫州，齊刺史王士良在內外夾攻之下投降了北周。但因爲北齊武成帝高湛派高長恭與幷州刺史段韶、大將軍斛律光前往洛陽救援，因爲懼怕北周的兵力強大，不敢前進。段韶利用謀略打敗北周軍隊。宇文邕與宇文護想吞併北齊的初步計劃被遏制。這次戰役的失敗，使得宇文護在北周的威望大大降低，爲周武帝宇文邕後來的奪權創造了一定條件。
宇文邕吸取兩位兄長的教訓，表面上與堂兄相安無事，任其專權。暗中卻在慢慢積聚力量，尋機誅護。建德元年（572年），宇文邕決心剷除宇文護。宇文護從同州返回長安，宇文邕便與他一同來見太后，宇文邕一邊走，一邊對宇文護說：“太后年事已高，但是頗好飲酒。雖然我們屢次勸諫，但太后都未曾採納。如今兄長入朝，請前去勸諫太后。”說着，又從懷中掏出一篇《酒誥》交給宇文護，讓他以此勸說太后。宇文護進到太后居處，果然聽從宇文邕所言，對太后讀起了《酒誥》。他正讀着，宇文邕舉起玉珽在他腦袋上猛地一擊。宇文護跌倒在地，宇文邕忙令宦官何泉用刀砍殺宇文護，何泉心慌手顫，連砍幾刀都沒有擊中要害。這時，躲在一旁的宇文邕同母弟衛公宇文直跑了出來，幫忙殺死了宇文護。誅滅宇文護勢力，是周武帝宇文邕一生中的大事。它使宇文邕避免了走短命皇帝的老路，把北周從內亂傾軋中解救出來。宇文護被殺後，北周的大權才真正開始掌握在宇文邕手中。宇文邕除去了心頭之患，開始了一系列的改革措施，他在父親宇文泰所建立的基礎上，終於使原來弱於北齊的北周，轉弱爲強。隨後將宇文護的兒子、兄弟及親信斬盡殺絕。誅殺宇文護之子宇文會、宇文至、宇文靜，以及伏侯龍恩、大將軍萬壽、大將軍劉勇等人。大赦天下，改元建德。在誅殺宇文護及其親信後，宇文邕削弱大冢宰的權力，規定六府不必總聽於天官大冢宰，使它的權力虛化，以加強皇權，又改諸軍軍士爲侍官，表示軍隊從屬於皇帝和國家化。再取消兵源的種族限制，一境內凡男悉可爲兵，大大擴充了軍力。又限定地方行政長官與其僚屬的關係，以防止地方上的私人化。爲了使兄弟諸王發揮輔助的作用，建德三年（574年）正月，宇文邕冊封柱國齊國公宇文憲、衛國公宇文直、趙國公宇文招、越國公宇文盛、滕國公宇文逌等兄弟爲王爵。
建德四年（575年），宇文邕再次率兵進入北齊境內，打算滅掉北齊。長期以來，北周和北齊的關係主要是戰爭關係，雙方互有勝負，力量大體均衡。但是自從宇文邕親政後，情況發生了很大變化：一是經過滅佛，國家經濟勢力增長；二是吸收均田上廣大漢族農民充當府兵，擴大了府兵隊伍，軍事優勢形成；三是北與突厥和親，南和陳朝通好，外交策略上的成功。而北齊，卻處於“政出多門，鬻獄賣官，唯利是視，荒淫酒色，忌害忠良。闔境嗷然，不勝其弊”的狀況。
宇文邕看清了北齊混亂的局勢，決定出兵伐齊。建德四年（575年），宇文邕獨與齊王宇文憲等少數人策劃，力排衆議，決定伐齊並親自統軍圍攻金墉城（今河南洛陽），七月，周武帝宇文邕命宇文純、司馬消難，達奚震爲前三軍總管，宇文盛、侯莫陳瓊、宇文招爲後三軍總管。楊堅、薛迥、李穆等率軍分道並進。宇文邕自率大軍六萬，直指河陰。周軍進入北齊境內，紀律嚴明，禁止砍伐樹木、踐踏莊稼，犯者皆斬。頗得民心，但是周武帝宇文邕因病還師。次年（576年），宇文邕又率大軍伐齊，幾路並進，攻克平陽（今山西臨汾）。圍晉陽（今山西太原西南）時軍事失利，宇文邕自己僅得免。其後聽從宇文忻“死中求生，敗中取勝”的建議，終於攻克晉陽。建德六年（577年），宇文邕攻入鄴城，滅北齊。從此擁有了黃河流域和長江上游。爲後來隋朝的統一奠定了基礎。宇文邕生活儉樸，諸事希求超越古人，對宇文護及北齊所修過於華麗的宮殿一律焚燬，對下嚴酷少恩，但果斷明決，耐勞苦，征伐時躬親行陣，得士卒死力。齊境有北魏所俘河西人世爲廝役的雜戶，周境有從東魏及南朝梁江陵俘虜的良人沒爲奴婢，他都豁免爲良人。
當時突厥強盛，而且北齊、北周在突厥之南。宇文邕不得不娶突厥公主阿史那氏爲後。滅齊之後，宇文邕於宣政元年（578年）率軍分五道北伐突厥。宣政元年（578年），宇文邕在親征突厥的途中病倒，同年六月丁酉日，宇文邕病情加重，在回到洛陽當天就病逝了，時年三十六歲，遺詔長子皇太子宇文贇繼位。宇文邕死後的諡號爲武皇帝，廟號高祖，六月己未日，葬於孝陵。