茶陵县人。字组庵（也作祖安、组安），号畏三、无畏、畏庐，又自号雨花亭长，清光绪元年十二月十四日（1876年1月10日）生。父钟麟，官至巡抚、总督。谭延闿于光绪十八年(1892)入府学，二十三年为优贡生。当其父任两广总督时，他常在身边出谋划策，与谭嗣同、陈三立被时人称为“三公子”，二十八年中举人。次年成进士，授翰林院编修。旋返湘，支援明德学堂及其他学堂的创办，又任中路师范学堂监督。后组织湖南宪政公会，积极进行立宪活动，宣统元年（1909），当选为湖南咨议局议员，并被推为议长，成为湖南立宪人士中首脑人物。次年，曾进京请愿，要求缩短预备立宪期限，速开国会。及清廷成立资政院，被推为该院议员。三年六月，与汤化龙等在京发起成立宪友会。
同年九月长沙光复，谭廷闿任参议院议长，兼民政部部长。是时，某些绅商立宪人士与清朝残馀势力相结合，唆使五十标第二营管带梅馨部发动政变，正副都督焦达峰、陈作新被难，他遂继任都督。上任后，优抚焦、陈，又提升发动政变的梅馨为独立第二协协统（后升为第五师师长）。民国元年（1912）国民党湖南支部正式改组成立时，他被推为支部长。当长沙政变后，他遭党人非议，黄兴为稳定大局计，颇有容忍，同意继任都督，因而他与黄兴、宋教仁亦友善，见重于国民党又与熊希龄、范源濂交厚，以求通款于袁世凯；并与湖北都督黎元洪、广西都督陆荣廷保持密切联系。
民国2年（1913）3月20日，宋教仁被刺案发生后，孙中山、黄兴领导“二次革命”，兴师讨伐袁世凯。谭延闿迫于形势，于7月25日宣布湖南独立，但又暗中阻挠出兵助讨袁军。不久讨袁失败，他即于8月13日取消独立，并致电各方说：“湖南独立，系水到渠成，延闿不任其咎；取消独立，为瓜熟蒂落，延闿不居其功。”他这种态度，孙中山后来曾说：“静山(指孙道仁)观望于八闿，组安反复于三湘。”都是导致失败的重要原因。旋袁世凯改派汤芗铭为湖南督军。他卸任后，进京向袁请罪，原拟判处4年有期徒刑，后经黎元洪乞情，得到赦免。遂至青岛作寓公，暂时潜踪。
 民国4年（1915）12月，护国战争爆发，谭延闿时在上海，暗中与黎元洪紧密联系，谋夺湖南统治权。民国5年（1916）5月29日，汤芗铭因处在护国军包围形势之下，被迫宣布“湖南独立”，促袁退位，并挽请谭延闿出面调停。因此他乘机转荐曾继梧、赵恒惕、陈复初、陈嘉祐等赴长沙，名为“赞襄大计”，实则为重主湘政安排实力。护国战争结束后，省长安排几经变动，至8月4日，他被继任大总统黎元洪任命为湖南省长兼督军。
民国6年（1917）7月，张勋复辟失败后，段祺瑞控制北京政府，撕毁“约法”，妄想用武力统一全国。谭延闿因对张勋复辟心存观望，此时乃假意辞职。及8月6日，终被撤除督军职务，改派傅良佐为湖南督军。他不愿做空头省长，辞职赴沪。9月，其旧部刘建藩、林修梅响应孙中山“护法”号召，分别在零陵(永州)、衡州宣布衡、永独立，程潜也从广州回到湘南，被推为湘南总司令，武力反段。傅良佐派兵征讨，被湘、粤、桂护法联军击败，逃回北京。1918年2月，段祺瑞调集数十万大军入湘反攻，直系吴佩孚师进据衡州、宝庆，冯玉祥旅占据常德、桃源；湘、粤、桂护法联军退守湘南、湘西。3月底，北京政府任命皖系军阀张敬尧为湖南督军。6月，湘、桂军与北军吴佩孚签订停战协定。谭延闿靠桂系陆荣廷、谭浩明等人支持，又与吴佩孚早有往还，即于7月由上海经广东进入湘南零陵，重任湖南督军。他联合吴佩孚、陆荣廷制造陆鸿逵事件，诬蔑程潜“通敌有据”，逼程离开湖南，又取得湘军总司令头衔。不久移驻郴州。还利用湘西军事集团派系矛盾，委任蔡钜猷为沅陵镇守使，陈渠珍为湘西巡防军统领，分别统治湘西。
   民国8年（1919）冬，湖南人民开展驱张（敬尧）运动。次年春夏之间，北洋军阀直皖两系矛盾扩大，酝酿战争。谭延闿与吴佩孚达成协议，吴主动北撤，退出衡州、宝庆，回师湖北、河南，湘军随后接防。6月，张敬尧仓皇逃走，他遂以一身兼任湖南督军、省长和湘军总司令三职。提出“湘人治湘”，制定省宪，民选省长，实行“联省自治”。将湘军编为12个区，任命各区司令，以巩固军权。但这时湘军总指挥赵恒惕掌握湘军实力，自成派系，与程（潜）系军人联合，逼谭下野，他即辞职，于11月27日离湘赴沪。赵恒惕即继任湘军总司令，代理督军，又将湘军扩编为两师和10个独立旅(混成旅)。
   民国11年(1922)，谭延闿经周震鳞介绍重新加入国民党，晋见孙中山。民国12年（1923）2月，随孙赴广州，先后任大元帅大本营内务部部长、秘书长。他为夺回湖南地盘，派湘军混成旅旅长(第七区区司令)陈嘉祐回湖南，分别向沅陵镇守使蔡钜猷、宝庆镇守使吴剑学等运动倒赵。4月，陈嘉祐首先在辰州公开宣布讨赵。7月3日，蔡钜猷发出通电，受孙中山命任湘西讨贼军第一军军长职，宣布湘西独立。8月初，谭延闿进入衡州，受孙命就任湖南省长兼湘军总司令职，组织讨贼军讨伐赵恒惕。8月19日，赵恒惕在长沙成立护宪军总指挥部，分路迎击谭军。时广州遭陈炯明进逼，谭延闿回师援粤。谭军除蔡钜猷部退回湘西外，其馀各部均入粤。谭、赵战争随告结束。
广州解围后，谭延闿受孙中山委任，为湘军总司令兼大元帅大本营秘书长。他即命宋鹤庾、鲁涤平、谢国光、吴剑学、陈嘉祐、蔡钜猷为湘军第一、二、三、四、五、六军军长(蔡仍留湘西未入粤)。民国13年（1924）1月国共合作和国民党改组后，他当选为国民党中央执行委员。9月，任建国军总司令，率各军入赣北伐。11月初，赣、豫、滇、粤各部建国军相继告捷，北伐主力湘军在吉安遭方本仁部伏击溃败，只剩2000馀人。民国14年 (1925)1月，他在韶关成立湘军整理处，整编部队；又在广州成立湘军讲武堂，轮训军官，使战斗力得到加强。时湘西蔡钜猷为赵恒惕所败，率残部4000馀人辗转入粤，谭军势力复振。同年5、6月间，曾参加讨伐滇、桂军阀以及陈炯明战役，颇著成绩。
民国14年(1925)7月1日，大元帅府改组为国民政府(广州)，谭延闿被推为国民政府委员兼军事部长。所部改编为国民革命军第二军，自兼军长。民国15年（1926）1月，与汪精卫赴梧州，会晤李宗仁、白崇禧、黄绍竑，争取广西服从国民政府。3月代理国民政府主席。4月，被选为中央政治委员会主席。民国16年（1927)元旦国民政府迁都武汉后，3月，他在国民党二届三中全会上，被选为中央常委会委员、中央政治委员会主席团委员、中央军事委员会主席团成员、国民政府常委。
民国18年(1927)“四·一二”政变后，蒋介石在南京另立国民政府，遂致宁、汉分裂。谭延闿一面以“左派”姿态出现在武汉革命阵营内，一面派亲信吕苾筹前往南京，暗地与蒋介石勾通。8月，蒋介石被排挤下野，他作为汉方代表之一，到达南京，与李宗仁等协商宁、汉合作问题。后依靠蒋介石，在上海国民党中央“特别委员会”成立时，被推为成立大会主席，并为新组国民政府常委。上海会议后，参加南京政府组织西征军，将唐生智部击败。民国17年（1928）1月，蒋介石重新上台，任国民革命军总司令，他被推为国民政府主席。同年10月，改任行政院院长。平时，喜欢写字，师法颜真卿，变体学钱南园，颇为收藏家所重。
民国19年(1930)9月22日，谭延闿以脑溢血症卒于南京，终年54岁。