裴炎，字子隆，是绛州闻喜人。为人宽厚，不苟言笑，气节不同常人。年轻时补为弘文馆门生，每遇休假日，其他学生多半都出外游玩，独裴炎依然苦读不问其他。有司见他勤奋，将要荐举他任职，而他却以自己学识尚不深博而辞谢不就。在弘文馆勤学十年，特别精通《左氏春秋》。后来参加明经考试得中，被委任为濮州司仓参军，历任御史、起居舍人，及黄门侍郎。调露二年(680)，官同中书门下三品。进授官侍中。高宗去东都，留皇太子哲守京师，派裴炎辅护。第二年，皇帝病了，命太子监国，诏令裴炎与刘齐贤、郭正一同于东宫平章政事。及至皇帝病危，受遗诏辅佐太子。太子即位，是为中宗。裴炎改任中书令。旧制，宰相议事均在门下省，称为政事堂，长孙无忌身份为司空、房玄龄身份为仆射、魏征身份为太子太师，三人都知门下省之事，到裴炎，以中书令身份执掌政事，所以将政事堂迁到中书省。
中宗想让韦后的父亲韦玄贞任侍中，还想给奶妈的儿子授五品官，裴炎坚持不可以。皇帝生气了，说：“我愿意把整个国家让给玄贞都由我的便，何惜一个侍中官？”裴炎害怕皇帝做出出格的事，于是与武后商量准备废掉皇帝。武后命裴炎、洎及刘..之率领羽林将军程务挺、张虔勖等带兵入宫，宣谕太后的命令，扶皇帝下殿。皇帝说：“我有什么罪？”太后回答说“：你要把天下送给韦玄贞，怎能说没罪？”中宗被废为庐陵王，另立豫王旦为皇帝。因裴炎有定策之功，封永清县男爵。
武后临朝执政，渐有任意的行为。
那时，武承嗣请求立武氏七庙，且追封其祖先为王。裴炎进谏说“：太后是天下之母，以圣德临朝，应该向天下显示最大的公心，不可以追赠自己的先祖为王，表现私心。难道太后忘记了吕氏的败亡吗(吕氏，刘邦妻)？”太后说：“吕氏称王，权力交给了活人。现在我只是追封先祖。
活人死人情况不同，怎能相提并论呢？”
裴炎说“：蔓草难以根除，刚有萌芽，不可使其长大。”武后很不高兴而暂时搁置。
武承嗣又暗示太后诛杀韩王元嘉、鲁王灵夔，用以断绝李家宗室的后望。刘..之、韦仁约因害怕受害而不敢说话，裴炎挺身而出，坚持不可这样做的理由。武后对他越加怀恨，不久，赐河东县侯爵。
豫王旦虽然被拥上了帝位，但未尝了解、管理天下之事。裴炎打算乘太后出游龙门的机会，用兵劫持，要她还政给天子。正好天久雨不停，太后不去龙门了，此计作罢。后来徐敬业兴兵“讨伐”
武后，武后商议讨伐徐敬业。裴炎说：“天子已长大成人了，不让他执政，所以小人们有借口兴兵。现在如果太后还政皇帝，贼人不待讨伐也就自己回去了。”
御史崔鮞说：“裴炎身受顾命重托，总揽大权，听说乱起而竟然不想讨伐，还请太后还政皇帝，这必定是有个人野心。”武后乃下令逮捕裴炎送入诏狱，派御史大夫骞味道、御史鱼承晔参与审讯。凤阁侍郎胡元范说：“裴炎是社稷大臣，有功于国，全心全意为皇上服务，这是天下所共知的。我知道他决不会谋反。”纳言刘齐贤、左卫率蒋俨继续接办此案，太后说“：裴炎谋反，已有苗头了，只是你们没有觉察罢了。”胡元范、刘齐贤说：“假若裴炎所做的事是谋反，那臣等也都是谋反了。”武后说：“我知道裴炎谋反，你等不反。”终于将裴炎在都亭驿斩首。
裴炎被控告，有人劝他说些好听话求免。裴炎说：“宰相下狱，再无生理。”
终于不肯屈节。抄没他的家，发现家中没一石余粮。当初，裴炎见裴行俭破突厥有功，想削减其功，斩杀了降虏阿史那伏念等五十多人。评论者恨他妒忌，且使国家对四夷失信。这次裴炎遭祸有人认为这是阴祸的报应。睿宗立，追赠太尉、益州大都督，谥为忠。
胡元范，申州义阳人，耿介有才，因裴炎的牵连，被流放隽州，死于该地。