بازرگان تحصیلات ابتدایی را در مدرسه سلطانیه تهران و متوسطه را در دارالمعلمین مرکزی به پایان رساند و در سال 1306 جزء اولین گروه محصلین ممتاز کشور، برای تحصیل به فرانسه اعزام شد.
بازرگان پس از طی دوره مقدماتی و قبولی در کنکور سراسری کشور فرانسه، از بین دانشجویان اعزامی، اولین ایرانی بود که وارد تحصیلات عالی دانشگاهی شد و مورد تشویق وزیر فرهنگِ وقت قرار گرفت.
در سال 1313 پس از 7 سال تحصیل در فرانسه به کشور بازگشت و به خدمت نظام وظیفه رفت. در سال 1315 به عنوان اولین دانشیار در دانشکده فنی دانشگاه تهران مشغول به تدریس شد و دو دوره متوالی ریاست دانشکده فنی را به عهده گرفت.
در سال 1330، توسط دکتر مصدق به ریاست هیات مدیره و مدیریت عامل شرکت ملی نفت ایران انتخاب شد و با حمایت مردم موفق به خلع ید از انگلیسی‌ها و با همت متخصصین ایرانی موفق به راه‌اندازی و اداره صنایع عظیم نفت شد.
در سال 1331 مسوول احداث شبکه لوله‌کشی آب تهران شد و آن را به ثمر رساند. پس از کودتای 28 مرداد 1332، به دلیل اعتراض مکتوب علیه انتخابات مجلس شورای ملی که آن را غیرقانونی می‌دانست، در بهمن 1332 از خدمات دولتی و استادی دانشگاه برکنار شد و تا شانزدهم بهمن 1357 که پست نخست وزیری دولت موقت انقلاب را به عهده گرفت، تنها در بخش خصوصی در زمینه تولیدات صنعتی فعالیت و خلاقیت داشت.
فعالیت‌های دینی بازرگان، همیشه بر فعالیت‌های سیاسی او مقدم بود. از اوان تدریس در دانشگاه با دانشجویان محشور بود و با آنان در تأسیس انجمن اسلامی دانشجویان و سپس در انجمن اسلامی معلمین و بعد‌ها در تشکیل انجمن‌های اسلامی مهندسین و پزشکان مشارکت داشت.
نخستین نمازخانه را در دانشکده فنی در محیط دانشگاه تهران ایجاد کرد و با ایراد سخنرانی‌های متعدد در مجالس و محافل مذهبی و علمی، خلاء اعتقادی و علمی جوانان را پر می‌کرد و در برابر تبلیغات ضددینی، احزابی همچون حزب توده و جریان‌های تجددزده و دین‌ستیز نقشی مؤثر داشت و پشتوانه علمی و معنوی جوانان دین‌مدار بود.
بازرگان اولین تألیف دینی خود را با عنوان «نماز» بین سال‌های 1315 تا 1320 برای جوانان نوشت و با هزینه شخصی به چاپ رساند که نسخه‌ای از چاپ پنجم آن (اسفند 1322) در دست است.
مذهب در اروپا، مطهرات در اسلام، کار در اسلام، راه طی شده، اختیار، پراگماتیسم در اسلام، از دیگر آثار دینی او در دهه 1320 و «از خداپرستی تا خودپرستی» و «آموزش قرآن» در 3 جلد در دهه 1330 است. از مرحوم بازرگان بیش از 100 اثر مذهبی و 16 اثر قرآنی به جای مانده است.
بازرگان از نظر علمی و فنی نیز فعال بود و پس از شهریور 1320 از بانیان تأسیس کانون مهندسین بود. در دومین سالِ تأسیس کانون مهندسین، اولین اعتصاب صنفی مهندسین به بار نشست و تحولی عمیق در ارجاع مسوولیت و میدان فعالیت به متخصصین به وجود آورد و راه اصلاحات باز شد.
واگذاری مسوولیت ادارات و کارخانجات به تحصیلکرده‌ها و مهندسان و حقِ داشتن دو نماینده منتخب از هر دانشکده در شورای دانشگاه، از دستاوردهای این اعتصاب صنفی است.
در پایهگذاری و انتشار مجله «صنعت» نقشی اساسی داشت و با انجام کارهای تحقیقاتی و انتشار نتایج آن در قالب مقالات و کتاب‌های علمی، از خود دستاوردهای را به یادگار گذاشته است.
مهندس بازرگان بسیار چشمگیر بود و به مناسبت‌های مختلف در جمع دانشجویان یا در محافل مذهبی و سیاسی، به صورت سخنرانی ارایه شده و سپس تکمیل و توسعه یافته و به صورت رساله و کتاب منتشر شده است که حاصل آن بیش از 70 اثر اجتماعی و 160 اثر سیاسی است.
بازرگان در همان روزهای اول بعد از کودتای 28 مرداد 1332، از نظر سیاسی فعال شد و در تشکیل نهضت مقاومت ملی مشارکت کرد و در سال بعد، پس از کشف چاپخانه مخفی این نهضت، به مدت 8 ماه توسط لشگر 2 زرهی ارتش زندانی شد و در همین زندان بود که کتاب «عشق و پرستش یا ترمودینامیک انسان» را به رشته تحریر در آورد.
بازرگان در تشکیل جبهه ملی دوم و مبارزات سیاسی فعالیتی مؤثر داشت و در بهار سال 1340 همراه با آیت‌الله طالقانی و دکتر یدالله سحابی، نهضت آزادی ایران را پایهگذاری کرد و به نهضت مقاومت ملی نیرویی دوباره داد و نیروهای ملی و مذهبی را در این جمعیت سازمان و توانایی بخشید.
حرکت و فعالیت شتابان این جمعیت در آستانه انقلاب سفید، مهندس بازرگان را به همراه سایر بنیان‌گذاران نهضت آزادی ایران، راهی زندان کرد و پس از محاکمه‌ای طولانی، در سال 1342 توسط دادگاه نظامی به 10 سال زندان محکوم شد و در اوایل آبان 1344 به علت اعتصاب در زندان، همراه با 17 تن از یاران به دژ (زندان) برازجان تبعید شد.
بازرگان در آبان 1346 پس از تحمل 5 سال زندان آزاد شد. وی در طول زندان به مناسبت‌های مختلف سخنرانی داشت و به تحقیق و تألیف پرداخت که حاصل آن 2 مقدمه بر کتاب، تلخیص یک کتاب، ارایه 7 مقاله و 11 جلد کتاب علمی و تحقیقی شامل تبلیغ پیغمبر، سازگاری ایرانی، نهضت آزادی هند، بعثت و ایدئولوژی، آموزش قرآن 1 و 2 و 3، باد و باران در قرآن، پدیده‌های جوّی و سیر تحول قرآن 1 و 2 است.
بازرگان پس از آزادی از زندان به فعالیت‌های علمی، اجتماعی و دینی خود بازگشت و همت خود را بر اساس ایده‌ای که در سال 1336 در کتاب «احتیاج روز» بر آن انگشت گذاشته بود، صرف رونق بخشیدن به اجتماعات آرمانی، انجمن‌های اسلامی و تشکل‌های صنفی و صنعتی کرد.
در 15 بهمن 1357 قبل از پیروزی انقلاب به عنوان نخست‌وزیر برگزیده شد، اعتصابات صنعت نفت را سامان بخشید و دولت موقت انقلاب را تشکیل داد و به مدت 9 ماه، سکان دولت را در دست گرفت.
به دنبال بحران گروگان‌گیری در آبان 58، استعفا داد و از فعالیت در دولت کناره گرفت. او بعد از کناره‌گیری از پست اجرایی، در اولین انتخابات مجلس نامزد نمایندگی شد و به نمایندگی از مردم تهران در قالب فراکسیون اقلیت به مجلس راه یافت.
بازرگان در خارج از مجلس نیز از طریق نهضت آزادی ایران فعالیت کرد و پس از انقلاب در پایهگذاری «جمعیت دفاع از آزادی و حاکمیت ملت ایران»، مشارکت فعال داشت و با درج مقاله در روزنامه «میزان» و سخنرانی در محافل اجتماعی و ارسال نامه‌های سرگشاده به مقامات، فعالیت‌های سیاسی و اجتماعی خود را ادامه داد.
سرانجام در آخرین روز دی ماه 1373 هنگامی که مهندس بازرگان، ایران را به قصد معالجه ترک گفته و برای درمان بیماری قلب عازم سوییس بود، در فرودگاه زوریخ وضعیت مزاجی‌اش رو به وخامت گذاشت. وی را به سرعت از فرودگاه به بیمارستان منتقل کردند ولی سودی نبخشید و بازرگان در سن 87 سالگی در زوریخ درگذشت.
پیکر مهدی بازرگان را پس از درگذشت به ایران بازگرداندند و بنا به وصیت‌اش، در مقبره بیات در جوار مرقد حضرت معصومه سلام‌الله علیها و در کنار پدر و مادر و جمعی از اقوامش به خاک سپرده شد تا به قول خود «احتمال سر خاک آمدن و از خدا طلب مغفرت خواستن برای همه به خاک سپردگان بیشتر باشد.»
