四川省江津县人。一九一九年赴法国勤工俭学。一九二二年加入中国社会主义青年团，翌年加入中国共产党。一九二四年赴苏联学习。一九二五年回国后，任黄埔军校政治部秘书兼政治教官，中共广东区委军委特派员，中共湖北省委军委书记。

一九二七年任中共前敌军委书记，南昌起义军第十一军党代表，同年参与领导广州起义。土地革命战争时期，任中共广东省委军委书记，中国工农红军总政治部副主任，红一军团政治委员，中央红军先遣队政治委员。参加了长征。抗日战争时期，任八路军一一五师副师长、政治委员，晋察冀军区司令员兼政治委员，中共中央晋察冀分局书记。解放战争时期，任华北军区司令员，中共中央华北局第二书记，中国人民革命军事委员会副总参谋长，平津卫戍区司令员。中华人民共和国成立后，任北京市市长，人民革命军事委员会副主席，中国人民解放军副总参谋长、代总参谋长，国务院副总理兼中央科学小组组长，国家科学技术委员会主任，国防科委主任，中共中央军委副主席。

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一九五五年被授予元帅军衔。是第一、二、三届国防委员会副主席，第四、五届全国人大常委会副委员长，中国共产党第七届中央委员，第八届中央政治局委员，第九、十届中央委员，第十一、十二届中央政治局委员。