1901年11月20日（清光绪二十七年十月初十）出生于江苏省宜兴县扶风桥褚母塘。父胡际唐为本县秀才，在芳桥镇当私塾先生，母黄毓文。
1903年出生20个月，父亲积劳成疾病逝，随母亲移居和桥外婆家，靠母缝纫代加工成衣为生。幼年从母学习认字。
1907年6岁进入私塾，从程谷津先生学习四书：《大学》、《中庸》、《论语》、《孟子》。
1912年中华民国元年，入鹅山小学四年级高小，课余在英文教员的帮助下阅读《泰西五十轶事》，为以后学习多种西方语文打下基础。
1915年，胡焕庸自鹅山小学毕业，考取江苏省立第五中学（今常州中学），艰苦的生活激发了他勤奋好学的精神，而教师们也给他留下为人师表、诲人不倦的榜样，并且影响了他的一生。在中小学的学习中，史地教师经常讲述近百年来帝国主义如何侵略中国，人民如何贫困等等知识和道理，使他潜移默化地爱上了史地学科。
1919年，就在胡焕庸即将中学毕业之际，“五四”运动进入高潮。社会剧烈动荡，国家前途未卜，时代呼唤青年人关心国家的命运和世界的未来，青年胡焕庸决心走上地理学和地理教育的道路。但是现实是残酷的，窘迫的家境再也无力支持他继续深造。正当他苦闷无助之时，得知南京高等师范学校（简称南高）招收免费学生，他决心一试。竞争是激烈的，录取率十不足一。最后他凭借优秀的考试成绩，一举中榜，并如愿地选读了文史地部。
1921年南京高等师范学校改制扩为东南大学，从地学系主任竺可桢先生专攻地理与气候。在校期间，积极参加学术活动。先后任史地研究会第3、5届总干事，在《史地学报》上发表多篇文章。
1922年与蒋宝贤女士结婚。
1923年按高师学制读完规定学分在南京高等师范学校毕业。毕业时，在竺可桢先生指导下，与张其昀等同学合作翻译了《战后新世界》一书（作者是美国地理学家、美国威尔逊总统的顾问卜鲍曼），由商务印书馆出版，作为毕业纪念。应扬州江苏省立第八中学之聘，担任史地教员两年半。
1926年春，回南京东南大学补足大学学分。秋，取得东南大学理学士学位，在东南大学毕业。8月，由上海乘轮船到法国进入巴黎大学学习。师从德马东教授、德孟雄教授，并在法兰西学院聆听白吕纳教授的人文地理学。留学期间，广泛读书，不断撰写文章寄回国内发表。
1927年 利用学校假期去英国、德国参观考察。
1928年 奉竺可桢师命，去德国参观波茨坦气象台，访问柏林大学，并购置了一批精密气象观测仪器亲自携带，乘火车由西伯利亚铁路回国，经大连、青岛、上海于9月到达南京。9月，受中央大学（即原东南高等师范学校、东南大学，当时叫第四中山大学，1928年改称中央大学）地学系和中央研究院两方面合聘，在中央大学地学系地理气象专业任教授，同时在中央研究院兼任研究员。半天在中央大学任教，半天协助竺可桢先生筹建气象研究所及钦天山〈现北极阁）气象台。时年27岁。从此时起，至1949年，在中央大学任教21年。
1929年夏，辞去气象研究所工作，专任中央大学地学系教授。7月，原配蒋宝贤女士因病去世，生有三子。
1930年中央大学地学系分建为地理、地质两系，地理系设地理、气象两个专业，任地理系主任。
1931年，江淮流域大水，引起对治理淮河的注意。与桂秀君女士结婚。9月，被江苏省教育厅借用，兼任苏州中学校长。在两年的任期内，实行了男女同学的改革，创办化工科，培养了一批化工技术干部和管理者。
1933年夏，辞去苏州中学校长职。
1934年3月，中国地理学会在南京成立（会长翁文灏），是发起人之一，任首届理事兼会计。会址设在中央大学地理系。9月，中国地理学会主办的《地理学报》季刊创刊，担任编委。暑期，带领国立中央大学地理系学生考察江苏淮河水利及沿海地区废盐改垦情况，写出《两淮水利盐垦实录》一书。
1935年，发表《中国人口之分布》和创制的中国第一张人口分布图和人口密度图（《地理学报》第二卷第二期），提出我国黑龙江瑷珲（现名黑河）—云南腾冲人口分界线，引起中外地理学界和人口学界重视，后被国内外称为“胡焕庸线”。本文是30年代撰写的一系列人口地理文章中最重要的一篇，人口地理研究始于此时。
1936年，参加组建中国地理教育研究会，为中学师生出版《地理教育》月刊。
1937年，4月，中国地理学会在南京召开第四届年会，当选总干事，翁文灏连任会长。京滇公路（南京至昆明）通车，国民政府组织考察队，与青年教师严德一代表中央大学和中国地理学会参加。取道安徽、江西、湖南、贵州至昆明，后经贵州、重庆返回南京。7月，抗日战争爆发。只身随中央大学迁校至四川重庆沙坪坝。11月初， 中央大学复课开学。11月下旬，夫人桂秀君女士率领全家老幼八口，在敌机轰炸中携简单行李乘坐英国怡和公司瑞和轮由南京溯江而上于12月7日到达重庆，此后全家寄居重庆八年直至抗日战争结束。
1938年，《气候学》出版，这是30年代撰写的数种气象学著作中的一种。在日寇炸弹声中撰写的《四川地理》由正中书局出版。抗战八年，在极其艰苦的条件下，用土纸在重庆出版了多种著作。
1939年夏，受国民政府委托，主持划省委员会（属行政院）工作，设计战后划省方案。1940年7月，完成划省计划报告，该计划原定是抗战胜利后作为重建祖国的经济基础策略之一，但后仅在东北地区推行过。参加国民党，后担任国民党中央大学区党部书记一年。
1941年，当选国民政府教育部首批部聘教授。秋，中央大学研究院成立地理学部，招收硕士生，在任地理系主任的同时，兼地理学部主任。1943年，辞去系主任职，专任地理学部主任。
1942年，组织川西科学考察团，由地理、地质、生物三系教师、研究生和学生一百多人组成，任团长。从成都、灌县到乐山、蛾嵋、雷波、屏山、蛾边、马边等县，收集了大量岩石和生物标本，并在雷波附近发现铁矿一处，
1943年，受聘担任中央大学教务长。7月，在中国地理学会第5届年会上，接替翁文灏当选为第二任理事长，任至1950年。慈母黄毓文女士患肝癌在重庆去世。
1944年，辞去中央大学教务长职务。兼任教育部在中央大学所办译员训练班主任。
1945年，8月，抗日战争胜利。10月，受教育部派遣去美国考察。参加了美国地理学者协会年会；应马里兰大学地理系主任贝克先生之邀，到马里兰大学任研究教授，编制《中国气候图集》；在华盛顿美国国会图书馆借用一间研究室看书研究半年；先后考察访问了多所大学。
1947年1月乘坐“总统号”邮轮横渡太平洋返国。2月中回到南京。仍在中央大学地理系任教。12月，夫人桂秀君女士携一女、二子从重庆返回南京。是年，受国民政府国防部第二厅厅长叶南之约，任该厅研究员，组织地理系教师近十人，编写北方各省的兵要地理。
1948年，任“国民大会”代表。年底，拒绝了 “国大代表处”提供的去台湾的机票，选择留在大陆继续学术生涯。
1949年，4月23日南京解放。9月，去华北大学附设政治研究院学习。至1950年8月结束，时年49岁。10月1日，中华人民共和国成立。
1950年，2月，中国地学会与中国地理学会合并，当选为理事。8月，到水利部治淮委员会（安徽蚌埠）任技术委员兼资料室主任。治理淮河是新中国成立后一项规模宏大的工程。到职后，与工程部技术人员从皖北到苏北实地考察，建议开发苏北灌溉总渠，并提出包括安徽、河南地域内的许多治理淮河的建议。苏北灌溉总渠于1952年建成。
1951年，新中国成立后的第一部著作《祖国的水利》由开明书店出版。在参加治淮工作的三年间，还写了《淮河》、《淮河志初稿》、《淮河的改造》等书。
1952年，在安徽怀远筹办淮河水利专科学校（治淮委员会直属），担任淮河水利专科学校教务长。
1953年，9月，受华东高教局调动，到上海华东师范大学地理系任教，任各洲自然地理教研组主任。时年52岁。
1954年 在肃反运动中，被列为全系重点对象，多次被抄家。风波历经半年，最后校党委书记正式宣布市委决定，历史问题不作处理。
1957年 创办华东师范大学人口地理研究室，任主任。这是我国高校第一个人口研究机构。这一时期，写出了一系列人口地理文章，后被左倾思想制约，人口研究难以为继。
1958年“大跃进”高潮中与一大批老年教师参加浙江四明山的学习考察。
1964年，华东师范大学地理系成立西欧北美经济地理研究室，分担有关西欧方面的研究。首先编写了《法国地理图志》，后又收集材料准备编写英德两国地理图志，但为文革中断。
1966年“文化大革命”开始，被诬为“反革命特务分子”，遭批斗，被勒令打扫马路。家中被抄，大批多年积累的资料、书籍被取走。时年65岁。从此，教学研究工作被迫中断了13年。
1968年，遭拘留审查，被“监护”于上海市第二看守所。关押五年多。直到1973年6月回到学校继续接受审查。
1979年上海市正式结案平反，宣布1954年肃反时做出的“历史问题不作处理”结论继续有效，摘掉“反革命特务分子”帽子，正式恢复工作。
1980年年初，中国地理学会在广州召开全国扩大的代表会议，作为特邀代表参加，这是“文化大革命”后第一次对外露面，时年79岁。
1981年 国内恢复人口研究，全国第三次人口会议在北京召开，同时成立中国人口学会，受邀参会，并担任中国人口学会顾问。华东师范大学恢复重建人口研究室，任主任。时年80岁。12月，上海市人口学会成立，任名誉会长两任共十年。
1982年，人口研究室承接了国家计划生育委员会《中国人口密度和人口政策》研究课题，与助手共同完成了《中国八大区的人口密度和人口政策》等六篇论文和人口地图。此项科研成果于1983年3月在云南昆明举行的全国人口区域规划会上得到高度评价。联合国人口活动基金会会同教育部多次查访，同意给予38万美元的资助支持人口研究所的研究工作，以后又续有资助。国家教育部批准建立华东师范大学人口研究所。
1983年，5月，华东师范大学人口研究所成立，任首任所长。
1984年，国家学位委员会批准为博士生导师，并在人口所设博士后科研站，担任博士后科研站指导教授。12月，《中国人口密度和人口政策》课题获上海市高等学校哲学社会科学研究1976-1982年优秀成果一等奖。
1986年，因年事已高，辞去人口研究所所长职务，任名誉所长。
1989年，中国地理学会、华东师范大学、人口研究所、地理系等单位先后七次集会祝贺胡焕庸教授90寿辰。
1990年，申请退休获准，时年89岁。4月，中国财经出版社出版《胡焕庸人口地理选集》，选编了有代表性的29篇著作。书中附有1924-1990年间的著述目录，其中1980-1990年十年间的著述有90余种，占总种数的一半以上。国家民政部委托华东师范大学建立“中国行政区划研究中心”，研究今后国家行政区划改革事宜，被推任学术顾问。
1991年，国务院在昆山召开重划省区研讨会，受邀参加。因年事已高，辞去上海市人口学会名誉会长职务。
1992年，12月，最后一部著作《人口发展和生存环境》（与严正元合著，华东师范大学出版社）出版，时年91岁。在本书的最后，作者大声疾呼：“只有一个地球！持续生存的选择：人口控制和保护、整治环境；唤起每位公民的警觉性。这就是我们编写本书的目的。”
1994年，3月，因胆道炎症住进上海华东医院，直至逝世。5月，最后一篇文章《发扬成绩，开拓前进——庆祝〈地理学报〉创刊六十周年在《地理学报》第49卷第3期上发表。
1995年夏，将南京家中所存部分图书资料赠南京大学图书馆。
1996年夏，将上海家中所存部分图书资料赠华东师范大学。
1997年，5月30日，夫人桂秀君女士在上海逝世，生有三子一女。10月，第23届国际人口科学会议在北京召开，在医院接受中央电视台采访，于10月播出。
1998年，4月30日19时5分，胡焕庸在上海逝世，享年97岁。