1941年12月出生于上海。1984年9月加入中国共产党,大学学历,中国科学院院士,研究员。
1959年毕业于北京第二十五中学,后进入北京林业学院学习。1963年毕业,进入中国林业科学院工作,任研究实习员、教师、助理研究员、研究员。1979年至1981年在瑞典斯德哥尔摩大学从事遥感数字图象处理研究。历任中国林业科学研究院资源信息所所长,研究员。1992年1月当选为中科院地学部学部委员。1993年2月任中科院遥感应用研究所所长。1994年8月至1995年任中科院副院长。1995年后任国家科学技术委员会副主任、党组成员、党组副书记。1996年6月当选为中科院学部主席团成员、地学部主任。1998年任科学技术部副部长、党组副书记。2001年2月任科技部部长。2003年3月在十届全国人大一次会议上被任命为科学技术部部长。2007年4月27日,第十届全国人大常委会第二十七次会议决定,免去徐冠华的科技部部长职务。2008年3月任第十一届全国政协教科文卫体委员会主任。徐冠华是中共第十六届中央委员,第十一届全国政协常委。