第１２代征夷大将軍・足利義晴の嫡子。母は関白・近衛尚通の娘。天文５年（１５３６）３月１０日、東山南禅寺で生れた。幼名は菊幢丸。初名は義藤（よしふじ）。左馬頭・従四位下・参議・左中将。
第１３代征夷大将軍。在位期間は天文１５年〜永禄８年（１５４６〜１５６５）。
兵法家・塚原卜伝から剣術の指南を受け、免許を皆伝された剣豪将軍。
父・義晴は細川晴元による政権に推戴された将軍だったが、その晴元政権が他の勢力によって脅かされる度に、義晴と共に近江国へ逃れている。
天文１５年(１５４６）、晴元と対立した義晴と共に近江国に下って六角定頼の庇護を受けた。この年の１２月１９日に元服し、父・義晴に譲られて第１３代将軍位に就いた。
のちに義晴と共に帰洛するが、天文１６年（１５４７）、晴元と敵対する細川氏綱・畠山政国・遊佐長教らと結んだため晴元に京を逐われた。
天文１７年（１５４８）に晴元と和睦して京都へ迎えられるが、その晴元が天文１８年（１５４９）６月、細川氏綱や氏綱擁立を図る三好長慶との闘争（江口の合戦）に敗れたため、晴元政権は崩壊。畿内を制圧した長慶に京を逐われ、晴元と共に再び近江国坂本に逃れた。
天文２１年（１５５２）に長慶との和が成って帰洛し、氏綱・長慶による政権に推戴された。しかし翌年（１５５３）に再び晴元と結んで、長慶に逐われたため近江国朽木に下った（霊山城の戦い）。
この後５年を彼の地で過ごすことになるが、結局は永禄元年（１５５８）１１月、六角義賢の仲介で長慶と和して京都へ戻った。
以後は比較的安定した地位を得るに至り、将軍権威の回復を企図して豊後国の大友宗麟や越後国の上杉謙信ら諸大名に接近、守護職の補任や敵対する大名同士の和睦の斡旋を行うなど、優れた政治手腕を発揮した。
しかし、永禄７年（１５６４）に長慶が没したのちに三好氏の実権を掌握した長慶の家老・松永久秀と三好三人衆らによって永禄８年（１５６５）５月１９日、室町御所に襲撃された。剣豪でもあった義輝は刀をとっかえひっかえ奮戦したが、ついには力尽きて討たれた（室町御所の戦い）。３０歳。