1901年，赵世炎生于重庆市酉阳县一个有较多田产的工商业主家庭。少时因父亲不惜重金为儿女聘请名师，在家读书。赵世炎自幼喜欢听大人讲“酉阳教案”等故事，反帝反封建等种子自小播下。1912年秋天，赵世炎入读龙潭高级小学堂，地理老师是同盟会会员王勃山，常常宣传反帝反封建思想。有一天地理课上，王勃山讲到香港被割，九龙、澳门被租，中国领土被列强瓜分，大好河山支离破碎时，边讲边哭。当时，许多同学受老师爱国主义情绪感染，跟着痛哭。赵世炎怒目切齿，默不作声，下课后，反复高唱岳飞《满江红》：“壮士饥餐胡虏肉，笑谈渴饮匈奴血……”

赵世炎兄弟姐妹9人，只有大姐、二姐嫁在酉阳境内生活。1914年，赵世炎以优异成绩毕业，考取酉阳联合中学，但他放弃了，决心到省城或北平（北京）去求学追求进步。这一年他随二哥到北京。翌年，赵世炎考入国立北平高等师范学校附属中学，这是北平当时最好的中学之一，人们思想非常活跃。在哥哥世珏的影响下，赵世炎剪掉头上的长辫子，决心与清朝统治者彻底决裂。在他的影响下，龙潭镇小学堂许多小男孩也剪了长辫子，许多小姑娘扔掉裹脚布。对赵世炎离经叛道之举，当时，母亲惊慌失措，父亲赵登之却微笑着夸奖儿子有志气。

赵世炎各门功课出色，尤其喜欢英语，为克服发音不准，他不怕嘲笑，当着同学的面高声朗读。有了一定积累后，又开始大量阅读英文书刊。为练习英语，赵世炎常往外国朋友处跑，许多同学不解，以为他想加入基督教。赵世炎勤学苦练，英文进步很快。有一次，学校邀请一位外国老师来演讲，14岁的赵世炎自告奋勇担任翻译，居然出色地完成任务。此后，赵世炎在学校成为编外英语老师。尽管他的地方口音常惹得同学捧腹大笑，但赵世炎性格活泼，关心时事，敢于组织和领导各种斗争，喜欢唱歌、体育运动，积极助人，很快在同学中赢得“外交大臣”美誉。

他与***是在校内结识的。1917年夏天，赵世炎引起***注意，多次约他参加活动，有意吸纳他加入新思想传播学会。后来他积极参加了““五四””运动。1919年，他由***等介绍加入提倡新思想的团体“少年中国学会”，并在法文专修馆学习法语。

1920年5月9日清晨，赵世炎搭乘的法国阿芒贝尼克号轮驶出上海杨浦码头，***和其他赞助勤工俭学运动的各界友人前来码头送行。船上学生120多人，还有萧三、张天翼等。

轮船经过50天航行，抵达马赛。赵世炎来到巴黎，主要为附近华人服务和帮助华人教育会做些编辑出版工作。他经常找朋友讨论勤工俭学的情况，其中包括16岁的***。

后来，赵世炎在巴黎西郊一家铁厂工作，期间，经历母亲病故等悲痛。他每天坚持3小时的学习，阅读一些马克思主义的小册子。每到黄昏，赵世炎就独自跑到楼顶平台，借助夕阳余晖读书，并自喻“黄昏之贼”。

勤工俭学的生活实践，迅速提高赵世炎观察社会、分析问题的能力。1921年，赵世炎与李立三、刘伯坚等人共同努力，成立华工劳动学会。1921年2月28日，赵世炎与400多名中国学生到巴黎游行示威，呼吁面包权、读书权和劳动权。随后，因反对迫害中国学生，赵世炎等被抓，囚禁法国兵营，后被李立三以“狸猫换太子”方式巧妙营救出。

同年11月，赵世炎去法国北方，筹建起少年共产党，出版《少年》，并参加法国共产党。1923年3月，陈**来信，赵世炎交卸法国“少共”***职务，赴苏联工作。

1923年赵世炎赴莫斯科入东方大学。翌年回国，应***的要求担任中共北京地委书记，并主办北方区委的《政治生活》周刊。他在北京、天津和张家口等地十分活跃，除在知识分子中活动，还大力做工人和蒙古族的工作。***称赞身边这位主要助手说：“世炎脑子快，很多问题对我很有启发。”1926年春，奉系军阀控制了京津一带。赵世炎因长期出头露面难以立足，被调任中共江浙区委组织部长兼上海总工会党团书记。此后，他组织过三次工人武装起义，并在1927年春的中共“五大”上当选中央委员。

1924年，赵世炎回到北平，被任命为中共北京地委书记，协助***具体负责北方地区党的工作。在秘密工作环境里，赵世炎精力旺盛，才华横溢，他经常开会时用英、法、俄三种语言给外国朋友演讲做翻译。散会时，他总是率先离开说：“我先走，把'泥巴'带走，免得麻烦你们。”“泥巴”是当时大家给反动政府暗探取的绰号。在北平，赵世炎参与组织领导了“全世界被压迫民族国民大会”、天津斗争、赵各庄矿罢工，在内蒙古建立党组织并指导斗争。

1926年春，赵世炎被委驻天津代表，前往天津工作，发起并领导了大沽口事件。同年，北京发生屠杀学生的“三·一八”惨案后，***率北方区委机关避入苏联使馆，赵世炎也奉命转移到上海。随后，赵世炎以“施英”为化名，发动了一系列工人罢工，并秘密组织武装起义。1926年5月，赵世炎遵照中央决定来到上海，被委任为中共上海区委组织部主任兼上海总工会党团书记，领导上海工人第三次武装起义获得胜利。1926年6月中旬，赵世炎代理江苏省委书记，挑起了省委的全副担子。

1927年3月，第三次武装起义打响后，他和***一起指挥只有150支枪的工人纠察队，向着3000直鲁军发起冲击。由于工人们差不多都是第一次经历战阵，赵世炎便亲临火线，纠察队员见带头人如此无畏，也都勇敢地冲锋向前。武装起义成功后，***率北伐军进入上海，4月12日开始了反共屠杀，赵世炎等人转入地下。当时不断有人牺牲，也有意志不坚定者脱党和叛变，赵世炎每次主持江苏省委的会议时见来人越来越少，就一再鼓励大家要坚定信念。有的同志报告说路遇叛徒敲诈勒索，威胁不给钱就要去告密。赵世炎听后愤然表示：“绝不能给钱！以后遇到叛徒就要想法甩掉他，摆脱不了就找组织想法干掉他！”他提议建立工人秘密武装“红队”，以对付叛徒特务。在他牺牲不久后这一组织由***组织起来，成为令叛徒敌特丧胆的“伍豪之剑”。

1927年7月2日那天风雨交加，国民党警探根据叛变的省委秘书长的供词，合围北四川路志安坊190号的赵世炎住所。此时，他外出未归，敌人在屋里蹲守。他的妻子夏之栩和岳母夏娘娘焦急万分，在窗口见他走进院门时便奋力把报警的花盆从窗台上推下去，可惜因风雨太大，赵世炎未看见仍走了进来，结果被捕。当时，赵世炎还趁敌特翻箱倒柜瞬间，悄声将正在上海的中共中央秘书长王若飞住址告诉了妻子夏之栩，要她尽快报告。

赵世炎被捕后，敌人使尽种种酷刑，赵世炎始终坚贞不屈，坦然镇定，一口认定自己是湖北人，叫夏仁章……直到敌人叫来韩步先、张葆臣两个叛徒当面指认，赵世炎才理直气壮承认，自己就是共产党员。

7月6日，上海数十万工人从报纸上获悉赵世炎被捕，无比悲愤，有的要求用自己的生命去换他，有的主张武装劫狱。党组织虽采取种种措施营救，均未成功。

在狱中17天，赵世炎用种种方式对敌斗争，迫使敌人加快杀害计划。7月19日清晨，刽子手将赵世炎带到刑场，赵世炎激昂高呼：“共产党万岁！打倒新军阀***！工农兵联合起来！”刽子手一连几刀，赵世炎立而不倒。这位坚强、伟大的共产主义战士壮烈牺牲。