赵炳字彦明，惠州滦阳人。父赵弘，有勇有谋，元初为征行兵马都元帅，官阶至奉国上将军。炳自幼失父母，由堂兄抚育。十二岁那年，因饥荒往平州去投亲靠友，途中遇盗，兄将被杀，炳哭着请求代兄死。盗很惊异，也很感动，把他们都放走了。刚二十岁，因为是勋臣之子，侍奉世祖于王府，勤谨不懈，蒙世祖钟爱。世祖至桓州、抚州间，以炳为抚州长官。炳就任后，进行整顿，城邑为之一新。宪宗九年(1259)，蒙古大军伐宋。不久北方有警，官府征兵及搜括民间财物，使燕、蓟骚动。蒙古军北还，炳在中途迎接圣驾，把北方所发生的事一一向世祖报告，并受命去追查所征兵卒，将搜括的民财都归原主，世祖嘉奖其忠诚。
中统元年(1260)，命炳去兼管北京(大宁路)宣抚司事。北京控制辽东，该地区民族复杂，号称难治之地。当时，参知政事杨果为宣抚使，闻炳至，高兴地说“：我们无忧了。”中统三年，征北京鹰坊等户丁为兵，免其赋税，令炳总管其事。李王..反叛，占据济南，炳请领兵征讨。官军围城，炳领兵千人独当北面，将所俘叛军立即释放回去，对他们说：“你们是胁从，不治罪。”
济南李王..反叛平息，炳入朝任刑部侍郎兼中书省断事官。有人携带妓女登龙舟游玩，炳按法处治。不久，这个人死了，其子乘皇帝出行时，拦车诉冤。世祖谴责赵炳，炳说：“臣执法以尊君，职务应当如此。”帝怒，命他出去。其后对侍臣说“：炳用法太严，然不是徇私情的人。”改他为枢密院断事官。济南妖民作乱，命炳去镇压，赐金虎符，加昭勇大将军、济南路总管之职。炳至济南，只惩办首恶，其余全予释放。年成欠收，炳发官仓粮食赈济，而后再奏报朝廷，朝廷也不认为他有罪过。调辽东提刑按察使，辽东闻炳来，豪强奸猾之徒再不敢胡作非为了。
至元九年(1272)，帝念关中重地，风俗强悍，想找一个刚毅耿直的老臣去管理，因而授炳为京兆路总管兼府尹。皇子安西王开府于秦，皇帝诏建宫室，一切由炳裁决。王府吏卒横暴扰民者，炳即向上级陈述自己意见，对违法者加以惩处。安西王说：“今后有犯法者，不必禀告，可自行处治。”从此以后，豪猾之徒收敛了许多，秦地百姓才得安宁。朝廷决定，将解州的盐课作为王府经费。年深月久，拖欠二十余万缗，官府追征，仅收三分之一，民已负担不了。炳私下对王说“：十年所欠之课，责令一日还清，谁能做得到？与其催征使民困苦，不若施恩惠于民。”王认为此话有理，立即下令免征。王奉诏北伐，且令以京兆一年的赋税充作军费。炳又请示道“：征收往年所欠的赋税，足以用为军费，今年的赋税可免征，以减轻百姓负担。”王同意，下令免征，秦地百姓皆大欢喜。
至元十四年，加镇国上将军、安西王相。安西王冬季居京兆，夏季住在六盘山，年年如此。王已北伐，六盘山守者作乱，炳自京兆率兵去镇压，两旬之内捕杀首恶。十五年春，六盘山再度作乱，他又去讨平。王自北边回来，嘉赏炳的战功。是年十一月，安西王去世。
十六年秋，炳奉旨入京，于便殿拜见皇帝，帝慰劳他，颇有感慨地说“：卿去了几年，头发斑白，衰老至如此，关中之事，其烦多可知。”问及民间情形，炳一一陈奏，指出在王去世后，运使郭琮、郎中郭叔云盗窃权力，为非作歹。世祖原是躺着的，听了赵炳的陈奏，立即起身，对他表示非常满意，赐他白马奶，改任中奉大夫、安西王相兼陕西五路西蜀四川课程屯田事，并立即派人去审查郭琮等罪行。琮则假造安西王旨令，诬告赵炳，将炳及其妻室儿女囚禁起来，把炳等迁移到平凉北之崆峒山，囚禁更严。炳之子仁荣向朝廷申诉，朝廷诏令近侍二人去把炳解救出来，逮捕琮党。琮等把朝廷使臣灌醉，用药毒死炳于平凉狱中，时炳年五十九岁。这是十七年三月的事。帝闻知叹息道“：失我良臣！”将琮等百余逮捕至京，世祖亲自审问，处死。十七年六月，炳的冤情得到昭雪。特赠中书左丞，谥“忠愍”。