名を神戸信孝とも。織田信長の三男。母は坂氏。織田信忠・信雄の異父弟。次兄の信雄より２０日ほど早く生まれたが、信長への届けが遅かったために三男とされたとも伝わる。通称は三七郎。従五位下・侍従。
永禄１１年（１５６８）に父・信長が伊勢国を征服、属国化し、伊勢国神戸城主・神戸具盛と和したことで、後嗣のなかった具盛の娘（養女ともされる）を妻として養嗣子となった。そして元亀２年（１５７０）１月に信長が岐阜城を訪れた具盛を強引に隠居させ、代わって信孝が神戸氏の当主に据えられたのである。この後と思われる元服式においては、織田氏重臣・柴田勝家の加冠を受けた。
天正２年（１５７４）の伊勢長島一向一揆：その３を初陣とし、その後は一門衆として天正３年（１５７５）の越前一向一揆、天正５年（１５７７）の雑賀征伐などに出陣し、天正６年（１５７８）には叛いた荒木村重の鎮圧などにも加わっている。
この間の天正５年、従五位下・侍従に叙任される。
天正１０年（１５８２）の本能寺の変で信長が横死したときには、丹羽長秀や蜂屋頼隆らとともに四国に出征するために大坂で準備中だった。変後の６月５日に大坂で津田信澄（明智光秀の娘婿）を斬ったのち羽柴秀吉と合流、１３日の山崎の合戦で明智光秀を討った。
その後の清洲会議において、家督相続問題では柴田勝家と結んで信長の跡目に就くことを画策するも、織田信忠の遺児・三法師（のちの織田秀信）を擁する羽柴秀吉と対立し、この政争には敗れた。しかし三法師の後見役としてその身柄を保護するとともに、美濃一国と近江国の南域を領有した。
のちに秀吉と対立して勝家と提携するも、同年１２月、北ノ庄城主として越前国に在った勝家が積雪に阻まれて出陣できない隙を衝いた秀吉の軍勢に岐阜城を囲まれ、三法師や自身の母、娘らを人質として引き渡して講和した。
天正１１年（１５８３）３月、柴田勝家と秀吉が対立した際には挟撃策として岐阜城で挙兵したが、勝家が北ノ庄城の戦いにて敗死したことから将士の意気も沈滞し、兄の織田信雄からの攻撃を受けて開城。秀吉の意を受けた信雄から自刃を命ぜられ、４月２９日（５月２日とも）に尾張国知多郡内海の野間正法寺で自刃した。享年２６。法名は昭雲院殿高岩徳公。
この自刃のとき、自らの臓物を取り出して投げつけたと伝わる。信孝の剣術は塚原卜伝の弟子である雲林院（うじい）弥四郎から新当流を学び、天正６年３月に相伝を受けたという。
また、キリスト教の宣教師らと信仰が深く、週に１、２度ほど安土の修道院を訪れるなど、布教活動には好意的だったようである。