同治四年（1865年）出生于北京烂面胡同（现名烂缦胡同）。
同治八年（1869年）同二哥一起师从毕莼斋先生读书。
同治十年（1871年）母亲徐五缘带大哥谭嗣贻回湖南完婚，谭嗣同第一次与母亲分别，思念成疾。
同治十一年（1872年）同二哥一起就读于北京宣武城南，师从韩荪农先生。
同治十三年（1874年）欧阳中鹄到北京，成为谭嗣同的老师。
光绪元年（1875年）其父谭继洵就任通州坐粮厅，随父到通州任所，时常往来于北京和通州之间。
光绪二年（1876年）结识大刀王五等侠士。北京发生白喉大瘟疫，二姐谭嗣淑、母亲徐五缘、大哥谭嗣贻先后感染去世。谭嗣同被感染，昏死三日后复苏，父亲为其取字“复生”。
光绪三年（1877年）随父回原籍修墓，与师从欧阳中鹄的唐才常定交。
光绪四年（1878年）随父到甘肃巩秦阶道任所。
光绪六年（1880年）寓住故乡浏阳，拜同乡涂启先先生为师。
光绪九年（1883年）在父亲的官邸“憩园”攻读《墨子》，逐渐形成任侠思想。与长沙李寿蓉之女李闰结婚。
光绪十年（1884年）参加科举考试落榜，入新疆巡抚刘锦棠幕府，开始了十年漫游。
光绪十五年（1889年）到北京参加科举考试，遇湖南名士刘人熙，开始师从刘人熙，攻读船山遗书；作《治言》。二哥谭嗣襄在台湾病逝。谭继洵升任湖北巡抚。
光绪十六年（1890年）随父亲到湖北巡抚任所，谒见张之洞。
光绪十九年（1893年）在上海结识傅兰雅，开始接触西学。在北京与四川达县人吴樵定交。
光绪二十年（1894年）甲午战争爆发，作《报贝元征书》。作《石菊影庐笔识》。
光绪二十一年（1895年）《马关条约》签订，康有为等发起公车上书，创设强学会。谭嗣同从湖南赶赴北京，结识梁启超。结识吴雁舟、夏曾佑等佛学人士。回湖南与唐才常、欧阳中鹄等人筹办算学社。
光绪二十二年（1896年）在上海参观傅兰雅的实验室，结交汪康年等。到天津参观洋务企业。在北京拜会翁同龢。到南京候补知府。跟随杨文会钻研佛学。写成《仁学》。
光绪二十三年（1897年）参与上海《时务报》工作，被推为董事。与杨文会等在南京创建测绘所。在上海倡议发起不缠足会。
光绪二十四年（1898年）辞去候补知府的官职离开南京回湖南。在湖南参与时务学堂的教学和管理。与唐才常等创设南学会，创办《湘报》。与唐才常、陈宝箴、黄遵宪等举办多种新政举措。奉诏到达北京，被封为军机章京，参与戊戌变法。慈禧太后发动戊戌政变，囚禁光绪帝，搜捕维新人士，谭嗣同被捕入狱。9月28日，被杀于北京菜市口。