朱丹溪祖父名环，父名元，母戚氏。祖父辈均以孝闻名乡里。朱丹溪的堂曾祖朱杓，精通医学，著有《卫生普济方》，重医德。堂祖父叔麒，宋咸淳进士，晚年从事医学，医德十分高尚，他们均对丹溪有一定的影响。
元至元十八年（1281年）十一月二十八日，朱丹溪诞生于义乌县赤岸村。朱丹溪自幼聪敏好学，日记千言。
元贞元年（1295年），丹溪父亲因病去世。丹溪和两个弟弟都尚年幼，全家靠戚氏一人支撑。朱丹溪的童年既经历了艰辛的磨难，又得到了母亲的良好的教育与熏陶。

在逆境中成长的朱丹溪，性格豪迈，见义勇为，从“不肯出人下”。元大德四年（1300年），朱丹溪年满20岁，时任义乌双林乡蜀山里里正。他刚正不阿，敢于抗拒官府的苛捐杂税，因而深得民众的拥护，连官府都忌他三分。
丹溪30岁时，母亲患病，而“众工束手”，因此他就立志学医。他刻苦钻研《素问》等书，“缺其所可疑，通其所可通”，克服了学习上的种种困难，经过5年的勤奋苦学，既治好了母亲的病，也为日后的医学打下良好的基础。
这时，丹溪已经36岁，他在强烈的求知欲驱使下，到东阳从师许谦，学习理学。过了4年，成为许谦的得意门生。后来他将理学结合于医学，推动了医学理论的发展。
延祐元年（1314年）八月，恢复科举制度。丹溪在学习期间，曾参加过两次科举考试，但都没有考中。
科举失败并没有使丹溪灰心，他认为：要使德泽远播于四方，只有学医济人，才是最好的选择。这时，他的老师许谦，卧病日久，也鼓励丹溪学医。于是，朱丹溪决意断绝仕途，专心从事医学事业。
有志不在年高，朱丹溪专业从医的时候，已40岁了。他一心扑在医学上，学业大有长进。过了两年，丹溪42岁时，治愈了许谦多年的顽疾。

　泰定二年（1325年），朱丹溪45岁，渡钱塘江，千里迢迢来到吴中（今江苏苏州）。后到宛陵（今安徽宣城），上南徐（今江苏镇江），辗转建业（今南京），但始终没有找到一位适合当老师的人。有人告知，杭州罗知悌医术高明，学问精湛，他就不顾夏日的炎热，日夜兼程，匆忙赶到杭州求教。
罗知悌精于医，得金刘完素之学，为刘完素的二传弟子，旁参张从正、李东垣两家，曾以医侍宋理宗。罗知悌对朱丹溪既有理论的传授，又有实践的教诲。使朱丹溪的医术有了长足的进步。朱丹溪经过长期不断的实践，总结出一个重要的论点，即“阴易乏，阳易亢，攻击宜详审，正气须保护”。为创立后来的丹溪学派奠定了坚实的基础。
一年半后，罗知悌去世。丹溪安葬了师傅后回到义乌老家。朱丹溪济世救人，为百姓治病，数年后，“声誉顿著”。