范汉杰1896年出生在广东大埔，本名范其迭。范汉杰的父亲是当地的小学校长，因而从小受到的教育比较系统。学的专业也很吃香，考入的天文测量班跟船运相关。学成归来，凭着过人的文凭升任江平舰舰长。基本属于粵军系统，是李济深、陈枢铭等粤军大佬的部下。后来黄埔军校招生，范汉杰带着上校的身份进入黄埔一期，他和曾扩情、李仙洲是一期生中年纪最大的几个。由于他学的专业也是高精尖，没多久就被黄埔军校聘请为教员，教授测量学兼任地形学。
北伐开始后，范汉杰率部参加了攻打吴佩孚和讨伐孙传芳的战役，表现优异，因此升任第10师副师长，在黄埔一期生中升得算是非常快的。但是在后期，由于他是专业人员，蒋介石要重点培养，派去德国考察学习，这一去就是三年。和黄埔一期的尖子生拉开了距离。胡宗南、李延年、李默庵三人已经是中将军衔，桂永清、黄杰、李玉堂、黄维、霍揆彰、关麟征、刘戡、宋希濂、孙元良、陈琪、王敬久等人是少将军衔，而范汉杰却只是上校军衔。运气不好的是，他学成归来，又恰逢蒋介石下野。范汉杰只得回粤军，调到19路军任参谋处长。
19路军自从上海和日军发生了一二八淞沪抗战后，19路军被调往福建，1033年，蔡廷锴等人率19路军发动反蒋抗日的“福建事变”，成立革命人民政府，蔡廷锴为总司令，他非常看中范汉杰的才能。任命范汉杰为副参谋长兼参谋处长。蒋介石立即组织对19路军的“讨逆”，同时派出复兴社特务进行策反，一期生范汉杰当然是主要目标了。范汉杰果然没有让校长失望，他送出了19路军的兵力部署的绝密情报。他忠于了校长，但对19路军来说，他就是个叛将。
蔡廷锴恨他，解放后范汉杰关在功德林，本来第一批释放人员有他的，经蔡廷锴反对而告吹。最后还是周恩来反复给蔡廷锴做思想工作，说第十九路军号称有5个军10个师的人马，其实不过5万余人，而老蒋调动的“讨逆军”接近30万众，有无范汉杰都是必败。打开了蔡廷锴的心节，范汉杰才被第二批释放，这是后话。蒋介石以蒋鼎文、张治中、卫立煌率三路大军进攻19路军。范汉杰则拖延19路军的调兵行动，并将密电码交给蒋介石，结果不到一个月19军就被各个击破了。范汉杰受到蒋介石的嘉奖，担任中将高参，重新进入蒋介石核心系统。
1938年范汉杰调任第27军军长，下辖45师、46师和预备第8师，其中46师是由军校教导总队改编而成的精锐部队。部队驻守太行山区，屡次出击，给日军以重大杀伤沉重打击。1941年日军集中十万大军围攻中条山，中条山位于晋南豫北交界处，是华北战略要地。卫立煌见日军兵力雄厚，命令晋南守军南撤，同时命令27军向日军侧背进攻，掩护主力撤退。经过苦战，第一战区主力得以安然南渡黄河，退守洛阳。范汉杰只率少数部队杀出重围，27军做出了重大牺牲。国军嫡系打光部队一般都会提升，杂牌打光了就靠边站，这是国民党内部的通病。此后范汉杰升任第38集团军总司令，守备陕甘宁边区，继续在太行山区抗击日军。1945年8月，日本投降，范汉杰和胡宗南一起到郑州接受日军驻河南司令官的投降，一时间风光无限。
汤恩伯在孟良崮作为第一兵团司令，因五大主力之首74军被歼灭而被撤职。蒋介石安排了军事能力更高的范汉杰接替他，范汉杰一改以往的作战方式，采用首尾相接密集滚筒方法，层层向解放区推进。导致粟裕无从下口，只得分兵作战。结局是主力1、4纵队遭到国民党军的围攻，损失惨重。粟裕自请处分，经历了一阵最困难的时期。许世友指挥的解放军4个纵队外加胶东军区部队，甚至抵挡不住范汉杰两个师的进攻，山东国民党的形势一片大好。
粟裕和许世友的部队几无生存条件，然而蒋介石在错误的路线下，整编76旅、整编第54师、整编64师、整编25师都相继被调走，前往大别山围剿刘邓大军。国民党在山东只有两个师人马了，胶东兵团名存实亡。山东解放军得到难得的休养生息机会，粉碎了国民党军对山东的重点进攻。
1948年范汉杰跟着蒋介石到沈阳实地调研，在路上蒋介石问范汉杰对卫立煌的个人看法。范汉杰有点嘴欠，多说了一句：“卫立煌在抗战期间与八路军来往过密。”蒋介石迟疑片刻，令范汉杰出任东北剿总副总司令，就地监视和制衡卫立煌。东北那个局面谁去都不行了，范汉杰肠子都悔青了，恨不得当场抽自己几嘴巴。推也推不掉，只有硬着头皮上任。范汉杰调任东北“剿总”副总司令兼锦州指挥所主任，虽然加强了山海关、锦州的防御。
无奈东野可不是华野，不是那么好对付的。在强大的火力面前，东野31个小时就攻占锦州。范汉杰乘着天黑，带着太太化妆成老教授坐着马车出逃，在锦州城东南10多公里的地方，被治安检查站联防队员拦下 ，范汉杰大叫一声：“喔豁”。他后悔刚才应该提前下车，弯几步的。随即被查明身份。影视中，一世英名的范汉杰给人是一个草包的形象，其实是严重低估他的。
范汉杰被俘后，最初关押在佳木斯战俘管理所，后转押至北京功德林战犯管理所，在周恩来的关照下，第二批释放，在北京郊区红星人民公社园艺队劳动。曾担任全国政协常委，1976年在北京逝世，终年80岁，葬于八宝山。