Phan Huy Ích lúc nhỏ tên là Phan Công Huệ, hiệu Dụ Am tự Khiêm thụ phủ, quê ở làng Thu Hoạch, huyện Thiên Lộc (nay là xã Thạch Châu, huyện Lộc Hà, tỉnh Hà Tĩnh). Ông là con của Tiến sĩ Phan Huy Cận (1722-1789), là học trò và là con rể của Hội nguyên Hoàng giáp Ngô Thì Sỹ.
Phan Huy Ích đỗ đầu khoa thi Hương trường Nghệ khoa Tân Mão (1771). Năm Quý Tỵ (1773), ông được bổ chức Tả Mạc xứ Sơn Nam. Năm Ất Mùi (1775), Phan Huy Ích lại đỗ đầu khoa thi Hội ở Thăng Long, tiếp đó đỗ chế khoa đồng tiến sĩ, được bổ làm Hàn lâm thừa chỉ ở phủ Chúa Trịnh.
Năm Đinh Dậu (1777), ông được bổ Đốc đồng Thanh Hoa rồi về giữ chức Thiêm sai tri hình phiên ở phủ Chúa. Mùa thu năm ấy, ông được Chúa Trịnh Sâm sai vào Phú Xuân phong chức tước cho Tây Sơn Nguyễn Nhạc sau đó chúa Trịnh lại sai ông lên Nam Quan tiếp sứ thần nhà Thanh.
Con đường công danh của Phan Huy Ích đang thuận lợi thì xảy ra vụ án Canh Tý (1780). Ngô Thì Nhậm phải trốn khỏi Thăng Long. Phan Huy Ích là em rể Ngô Thì Nhậm nên cũng bị hiềm nghi nhưng mùa thu năm Ất Tỵ (1785) ông vẫn được cử ra làm Đốc đồng Thanh Hoa.
Năm Bính Ngọ (1786), Nguyễn Huệ kéo quân ra Bắc dưới khẩu hiệu “Phù Lê diệt Trịnh” sau khi ổn định Bắc Hà thì xuống chiếu cầu hiền. Ngô Thì Nhậm là người đầu tiên hưởng ứng rồi nhiều sĩ phu khác cũng đi theo tân triều.
Tháng 11 năm Mậu Tý (1788), Lê Chiêu Thống theo chân Tôn Sỹ Nghị cùng 20 vạn quân xâm lược trở về. Phan Huy Ích và những người đi theo Tây Sơn đều bị đục tên trên bia tiến sĩ ở Văn Miếu và bị truy nã.
Đầu xuân Kỷ Dậu (1789), quân Thanh bị Quang Trung đánh cho đại bại. Phan Huy Ích lại được triệu vời và cũng mùa thu năm ấy, ông nhận được lệnh lên Lạng Sơn đợi tiếp sứ Thanh. Năm Canh Tuất (1790), ông vâng mệnh sung vào sứ bộ đi Trung Quốc nhằm gây hòa hiếu giữa hai nước. Đoàn và sứ bộ gồm 150 người đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ, trong đó có sự đóng góp quan trọng của văn thần họ Phan.
Từ năm Tân Hợi (1791) đến Nhâm Tý (1792) nhà họ Phan xảy ra nhiều biến cố, vợ ông mất và sau đó là vua Quang Trung băng hà. Nguyễn Quang Toản lên ngôi nhưng mọi việc đều do Thái sư Bùi Đắc Tuyên thâu tóm, trong thì triều đình chia rẽ, đại thần giết hại lẫn nhau, ngoài thì Nguyễn Ánh chờ cơ hội tiến công.
Phan Huy Ích cũng như Ngô Thì Nhậm đều cảm thấy xót xa nhưng khó quên ơn tri ngộ của nhà Tây Sơn và trách nhiệm của kẻ nho thần, nên vẫn ở trong kinh lo việc từ hàn, làm văn, hoà giải.., và lo việc bang giao với các nước láng giềng.
Tháng sáu năm Tân Dậu (1801), Nguyễn Ánh chiếm Phú Xuân, quân Tây Sơn phải rút dần rồi tan rã. Cuối mùa hạ năm Nhâm Tý (1802), Phan Huy Ích bị bắt ở Bắc thành, đến tháng 2 năm Quý Hợi (1803) ông bị đánh đòn thị nhục ở Văn Miếu rồi được tha về ẩn ở Sài Sơn. Năm 1814, ông về quê Thiên Lộc dạy học, sau đó lại ra Sài Sơn an dưỡng và mất ở đó năm Nhâm Ngọ (1822).
Là người có tài năng chính trị, văn chương và có tâm huyết, chính tích của Phan Huy Ích, nhát là công việc ngoại giao và từ hàn là đóng góp quan trọng, là chiến công của ông đối với triều đại Tây Sơn. Ngoài ra, ông còn là nhà trước tác lớn, có công lao đối với nền văn học, văn hoá dân tộc. Ông là tác giả của hàng loạt tác phẩm sử học, văn học tiêu biểu như: “Lịch triều điền cố”, “Dụ am văn tập”, “Nam trình tạp vịnh”, “Cẩm rình kỷ hứng”, “Cúc thu bách vịnh”.., dịch giả sách “Chinh phụ ngâm”.