清巴陵县（今岳阳县）人。字本琛，号南屏，晚号牙生翁、柈湖老人。生于嘉庆十年（1805）。家资雄于乡里。幼年在本邑西山学舍读书近10年。好治古文，宗法唐韩愈、柳宗元和明归有光；诗则推崇宋人黄山谷（庭坚）。不喜八股文。道光元年（1821）入县学。后到岳麓书院就读。十二年乡试中举。二十四年春入都会试不第。
道光二十九年（1849），吴敏树被选为浏阳县训导。在任3年，写有《春秋三传义求》。后辞官游京师，由杨彝珍荐引，得与文人名流梅曾亮、邵懿辰、朱琦、孙衣言、王拯、曾国藩等交游，讲求古文经学。归里后，致函朱琦称：“不望见用于时，犹愿发挥文字。”再居京2年，因太平天国西征军逼近湖南，乃回岳阳，帮助地方组织团练。咸丰四年（1854），太平军再克岳阳，他出亡平江县。
咸丰十年前后，岳州设厘金局，吴敏树被聘主持局务，但始终不就。曾国藩两次请其入幕，亦婉言谢绝。同治七年（1868），客游金陵。时两江总督曾国藩出巡，邀其同行，因遍访江南旧战场和名胜。后将欲撰写湘军战绩告曾国藩，曾因不满意所言写法，未置可否。后郭嵩焘在长沙设局编纂湘军史，他亦未被邀参加。
吴敏树早年好诗，后治古文，颇得桐城派家法。当时曾国藩等推崇姚鼐，文人争号桐城派，而吴敏树独崇柳宗元，谓桐城派名称不当，曾国藩也服其论点，视为畏友。主张“文以纪实”，反对空谈“义理”。为文字字若履危石而下，力足举百钧。但有拟古主义倾向。又因怀才不遇，尝黄冠广服，放荡不羁，故时人比之为赤松子。同治十一年（1872），受湖南通志局聘请，主持编修《湖南通志》，带病尽职，修志之事，略具端倪。次年八月，在局病殁。若有《柈湖文集》、《诗录》等。