曾留学于南加州大学，后于1966年获颁该校荣誉法学博士。
1937年（昭和12年）毕业于明治大学、首次当选日本众议院选举。（30岁）
1947年（昭和22年）6月 出任递信大臣
1955年（昭和30年）3月 出任运输大臣
1958年（昭和33年）6月 出任科学技术厅长官兼经济企划厅长官
1961年（昭和36年）7月 出任科学技术厅长官
1965年（昭和40年）6月 出任通商产业大臣
1966年（昭和41年）12月 出任外务大臣
1972年（昭和47年）8月 出任国务大臣
1972年（昭和47年）12月 出任国务大臣兼环境厅长官。期间，九州熊本县水俣市发生水俣病事件。三木武夫发表言论，倡议设立日本国立水俣综合研究中心（国立水俣病総合研究センター）。
1973年（昭和48年）11月 再次出任环境厅长官
1974年（昭和49年）12月 当选自民党总裁
1974年（昭和49年）12月 出任内阁总理大臣。
1976年（昭和51年）12月 自民党在大选中失势、辞任首相。由福田赳夫接任
1988年（昭和63年）11月 心脏衰竭病逝（享年81岁）
