溥心畬之父载滢为奕訢次子。溥心畬的长兄过继给了伯父载澄，袭了王爵；排行老二的溥心畬与三弟溥德奉母定居北京。溥心畬出生满5个月蒙赐头品顶戴，4岁习书法，5岁拜见慈禧太后，从容廷对，获夸“本朝灵气都钟于此童”；6岁受教，9岁能诗，12岁能文，被誉为皇清神童。

1924年冬宣统出宫后，溥心畬遂与溥雪斋（号松雪），溥毅斋（号松邻），关松房（号松房），惠孝同（号松溪）等创立了近代著名国画团体松风画会，自号“松巢”  。松风画会是京津画派的主要成员，迄今已有近90年的历史。

1949年10月18日，新中国成立不久，溥心畬藏在一艘小船里，从上海冒险偷渡至舟山群岛（当时舟山仍为蒋军所据），又从舟山辗转赴台，并于台湾师范大学执教，为贴补家用，亦曾在自宅开班授徒、至亚洲各国讲学，并以愧对前清先祖为由，拒绝了第一夫人宋美龄的拜师习艺邀约。在其自传中，溥心畬提及居台期间，曾为堂弟溥杰夫人回大陆夫妻相聚之事与寻找战后失落的末代皇后婉容之下落，数度赴日；由于溥杰之妻乃日本昭和天皇舅妈之女，故他赴日时曾住居日本皇宫，还与天皇聊聚旧事；让他印象最深刻的是，昭和天皇曾问他：“身为亡国的贵族有何感想？”

1959年，台湾历史博物馆特地为他举办个展，展出作品多达三百八十幅。1963年11月溥心畬患鼻咽癌在台北病故，年仅68岁，葬于阳明山。1991年溥心畬长子溥孝华病危，家宅遭歹徒入侵并杀害其妻，由于溥孝华早已将其父遗作藏于壁内，致歹徒遍寻无所获；溥孝华去世后，遗物处理小组乃将溥氏遗作一分为三，分别交由文化大学华冈博物馆、台北故宫博物院与历史博物馆托管。

溥心畬的这些珍宝包括书法175件、绘画292件，以及其他收藏书画13件，砚石、印章、瓷器等58件，总计543件。华冈博物馆托管的为大小画作、各体书法、笔记、注疏及手稿等百馀件；故宫托管的则大作、小品、立轴、长卷俱全，并包括难得的鬼趣图册、西游记册与自绘瓷瓶、磁盤和四小幅自绘漫画，这是溥心畬在国外期间与人沟通的随笔之作。除了台北，吉林省博物馆也拥有不少溥心畲的传世作品；北京故宫博物院镇院之宝的中国现存最早的传世墨迹陆机的“平复帖”及收藏于美国大都会艺术博物馆的唐代韩干“照夜白”，据传都曾是溥心畲的旧藏。