본관은 압해押海, 자는 천전天全, 호는 손암巽庵·연경재硏經齋·일성루一星樓·매심재每心齋다. 1758년(영조 34) 경기도 광주 마현(남양주시 조안면)에서 정재원의 차남으로 태어났다 (장남은 정약현, 삼남은 정약종, 사남은 정약용). 어릴 때 고향 근처의 남한강에서 동생들과 낚시를 즐겨서, 장성한 후에도 동생 약용과 함께 성균관을 몰래 빠져나와 낚시를 갈 정도로 호기심 많고 활달한 성격이었다. 이익의 학문을 이어받았고, 권철신의 문하에서 공부했는데, 1783년(26세)에 진사가 된 무렵 이벽과 교유하면서 서학과 천주교를 접하고 관심을 가졌다. 1790년 규장각 초계문신이 되고 1797년 병조좌랑까지 오르지만, 한때 서학에 몸담았다는 사실 때문에 모함을 받으며 벼슬길이 좌절되었다. 정조가 갑자기 서거하자 이듬해인 1801년 신유사옥으로 동생 정약종과 매부 이승훈이 참수되고 정약전과 동생 정약용은 각각 신지도와 장기로 유배되었다. 그런데 그해 9월 조카사위 황사영의 백서사건으로 형제는 다시 각각 흑산도와 강진으로 유배되었다. 정약전은 유배 초기 6년을 소흑산도(우이도)에서 보냈는데, 감시가 너무 심해서 환멸을 느껴서 흑산도 사미촌(신안군 흑산면 사리)으로 옮겼고, 이후 아우 약용이 유배에서 풀릴 듯하다는 소식에 조금이라도 뭍과 가까운 곳에 있고자 다시 소흑산도(우이도)로 넘어왔다. 하지만 안타깝게도 동생을 다시 보지 못하고 1816년 6월 6일 우이도에서 59세의 나이로 일생을 마쳤다. 저서로는 《자산어보》, 《표해시말》, 《송정사의》 등이 있다