徒单镒，上京路（今属吉林）人，本名按出，字号、生年不详。卒于金宣宗贞二年（1214）。金世宗大正十三年（1173）癸巳科状元。
徒单镒中状元后，即被授两官。大正十五年（1175），为国史编修官，兼修起居注，累迁翰林待制后，献（汉光武中兴赋），世宗阅后大喜道：“不设此科，安得此人。”
章宗即位，徒单镒历官至参知政事，兼修国史。明昌三年（1192），罢为横海军节度使。五年，官拜平章政事、封济国公。
当时，淑妃擅宠，其兄弟嚣张于朝廷内外。徒单镒以古喻今，直言劝谏章宗勿过于宠幸李氏兄弟，以使百年之后生乱。泰和年间（1201～1208），徒单镒先后任威平知府，南京留守，阿中府知府及陕西安抚使。其间，上疏朝廷，请求加强、规范邮路建设，使各路军情得以畅达无阻。泰和七年，徒单镒反击宋军进攻，连战皆捷，迫使宋军停战求和。不久，任真定知府。
大安年间（1209～1211），徒单镒迁开府仪同三司，充辽东安抚副使。金兵兵败会河堡，中都危急时，徒单镒选兵二万，遣将人卫中都，得朝廷嘉奖，拜为尚书右丞相，监修国史。曾上疏战守之计，虽见解独到，富有远见，但终为朝臣所阻，未被采纳。后元军攻侵，金国连失州镇，卫绍王始悔不听其言。不久，宫廷兵变，卫绍王被废，政变者为立新君，多次征询徒单镒意见。
宣宗即位，拜徒单镒为左丞相，徒单镒建议与蒙古和亲，并坚决反对迁都南京，认为“銮辂一动，北路皆不守矣，今已讲和，应聚兵积粟，固守京师……。”不被理睬，以至忧愤而卒。
徒单镒明敏方正，学识渊博，当时名士皆出其门下，且多至卿相之位。徒单镒长叹文人委顿，又认为文人应以道德仁义为本，故乃著《学之急》、《道之要》两篇，被大学诸生刻于石碑之上。徒单镒另著有《弘道集》六卷。