中清代名儒徐金九、徐达源的后裔。从小学读书时起就研习国画山水，17岁时作品入选《近代名人画集》，他临摹的宋代李成山水长卷，被选送到日本展出，多得赞誉。1928年师从著名画家吴观岱，1931年在苏州、上海创设白马画社，以卖画课徒为业。
1934年4月到北平定居，举行过多次个人画展，作品多数发表于《湖社月刊》《中国画》《北京旅行指南》等杂志。1939年至1949年应聘于北京大学文学院艺文研究会，任国画导师，提倡在中国民族传统优秀风格的基础上发展创新，他的山水作品构图清新，点染有法，传统功力深厚，重视水墨效果，引来了国内外相当的从学者。
他在80岁的时候，对自己60年来的绘画经验，作出总结，留下了《山水画技法》一书，其中对后人最有教育意义的是，他对山水画法的总结，主要有画树三笔入手法和构图三数法等，即使是初学山水画的人，也都一目了然，便于掌握。国画大师齐白石专门作了一副篆书对联赞誉他“胸中富丘壑，腕底有鬼神”。
1983年北京电视台以“花艳香更浓”为题为他录制了纪录片，1984年中央电视台录制了“画家徐北汀”。1988年2月北京中国美术馆举行“徐北汀从艺60周年画展”，中央电视台、北京电视台都作了新闻报道。他的作品多次参加全国性的展览，在多种书报刊物上登载，一生除了致力中国山水画的创作之外，更着重于山水画的教学和研究，培养了大批的国画人才。77岁高龄时光荣地参加了中国共产党。
徐北汀生前任北京市工艺美术学校副教授，北京中国画研究会名誉会长，北京中国书画社理事，北京工业大学书画会顾问，北京卿云诗书画联谊社副社长。
