藤原北家良門流の越後守・藤原為時の娘で、母は摂津守・藤原為信女であるが、幼少期に母を亡くしたとされる。同母の兄弟に藤原惟規がいる（同人の生年も不明であり、式部とどちらが年長かについては両説が存在する[16]）ほか、姉がいたこともわかっている。三条右大臣・藤原定方、堤中納言・藤原兼輔はともに父方の曽祖父で、一族には文辞を以って聞こえた人が多い。

幼少の頃より当時の女性に求められる以上の才能で漢文を読みこなしたなど、才女としての逸話が多い。54帖にわたる大作『源氏物語』、宮仕え中の日記『紫式部日記』を著したというのが通説で、和歌集『紫式部集』が伝わっている。

父・為時は30代に東宮の読書役を始めとして東宮が花山天皇になると蔵人、式部大丞と出世したが、花山天皇が出家すると散位となる（位禄はある）。10年後、一条天皇に詩を奉じた結果、越前国の受領となる。紫式部は娘時代の約2年を父の任国で過ごす。

長徳4年（998年）頃、親子ほども年の差があり、又従兄妹でもある[注釈 9]山城守・藤原宣孝と結婚して長保元年（999年）に一女・藤原賢子（大弐三位）を儲けた。この結婚生活は長く続かず、間もなく長保3年4月15日（1001年5月10日）に宣孝と死別した。

寛弘2年12月29日（1006年1月31日）、もしくは寛弘3年の同日（1007年1月20日）より、一条天皇の中宮・彰子（藤原道長の長女、のち院号宣下して上東門院）に女房兼（現代でいえば）家庭教師役として仕え、少なくとも寛弘8年（1012年）頃まで奉仕し続けたようである。

なお、これに先立ち、近代以降の伝記では顧みられることになかった説として、永延元年（987年）の藤原道長と源倫子の結婚の際に、倫子付きの女房として出仕した可能性が指摘されている。『源氏物語』解説書の『河海抄』『紫明抄』や歴史書『今鏡』には紫式部の経歴として倫子付き女房であったことが記されている。しかし、他にも『紫式部日記』からうかがえる、新参の女房に対するものとは思えぬ道長や倫子からの格別な信頼・配慮があること、永延元年当時は為時が散位であったこと、倫子と紫式部はいずれも曽祖父に藤原定方を持ち遠縁に当たることなどが挙げられる。また女房名からも、為時が式部丞だった時期は彰子への出仕の20年も前であり、さらにその間に越前国の国司に任じられているため、寛弘2年に初出仕したのであれば父の任国「越前」や亡夫の任国・役職の「山城」「右衛門権佐」にちなんだ名を名乗るのが自然で、地位としてもそれらより劣る「式部」を女房名に用いるのは考えがたく、そのことからも初出仕の時期は寛弘2年以前であるという説である[17]。

また明確な記録は存在しないが、村上天皇の皇子である具平親王は光源氏のモデルのひとりともされ、為時や紫式部、その兄の為頼と交流があった可能性がある。具平親王の母荘子女王と為頼・為時兄弟の母は従姉妹の関係であり、為時は「藩邸之旧僕」と題し詩に読み、古くからの親しい交流があったことを示している。また紫式部日記には道長が具平親王の息女隆姫女王を嫡男頼通へ降嫁させるための相談を、式部を具平親王家からの「心よせのある人」として持ちかけていることなどから、紫式部自身も具平親王と知古があったとする説である。[18]

『詞花集』に収められた伊勢大輔の「いにしへの奈良の都の八重桜 けふ九重ににほひぬるかな」という和歌は宮廷に献上された八重桜を受け取り中宮に奉る際に詠んだものだが、『伊勢大輔集』によればこの役目は当初紫式部の役目だったものを式部が新参の大輔に譲ったものだった。

藤原実資の日記『小右記』長和2年5月25日（1014年6月25日）条で「実資の甥で養子である藤原資平が実資の代理で皇太后彰子のもとを訪れた際『越後守為時女』なる女房が取り次ぎ役を務めた」旨の記述が紫式部で残された最後のものとし、よって三条天皇の長和年間（1012年 - 1016年）に没したとするのが昭和40年代までの通説だったが、現在では、『小右記』寛仁3年正月5日（1019年2月18日）条で、実資に応対した「女房」を紫式部本人と認め[19]、さらに、西本願寺本『平兼盛集』巻末逸文に「おなじ宮の藤式部、…式部の君亡くなり…」とある詞書と和歌を、岡一男説[20]の『頼宗集』の逸文ではなく、『定頼集』の逸文と推定し、この詠歌以前には死亡していたとする萩谷朴説[21]、今井源衛説が存在する。さらに森本元子は、この逸名歌集の編纂者を藤原道綱の娘豊子・美作三位とし、没年時は萩谷説に矛盾はないとした[22]。