韦处厚字德载，京兆人。父韦万，监察御史，为荆南节度使参谋。韦处厚本名淳，因避宪宗讳，改名处厚。幼小即品性优良，侍奉继母以孝顺闻名。父母亡故，设庐于墓侧守丧。丧期满，游长安。通晓《五经》，博览史籍，而文思丰富奔放。元和初，登进士第，应贤良方正科试，以优等录取，授秘书省校书郎。裴土自以宰相衔监修国史，奏请韦处厚以本官充任。
后改任咸阳县尉，升为右拾遗，同时兼任史职。修撰《德宗实录》五十卷进献，当时被誉为信史。转任左补阙、礼部考功二员外。早被宰相韦贯之看重，此时韦贯之因军事主张不合圣旨而出朝任职，韦处厚同他相友善即受牵连，出任开州刺史。后入朝拜户部郎中，随即以本官知制诰。穆宗因其学有师法，召入翰林，为侍讲学士，又换任谏议大夫，改任中书舍人，仍为皇上侍讲如故。
当时张平叔凭着谗谀诙谐，由旁门歪道迅速擢升，由京兆少尹做了鸿胪卿、判度支，不数月，宣诏授户部侍郎。张平叔以征利有方使穆宗中意，希冀被重用。他认为原有盐专卖法年久弊深，欲转为官府自卖，可富国强兵，劝勉农事，积蓄资财，便上疏十八条陈说利害。诏命下发其奏疏，令公卿计议。韦处厚坚决反对，认为张平叔所奏条目不周到，未经慎重考虑，以为有利的结果有害，以为简便的其实最麻烦，并取其条目中最不可行的，提出十个疑点来诘难他。此时张平叔狡诈乖巧颇得恩宠，自以为皇上对他言无不从。及至韦处厚逐条逐件驳奏，穆宗认为有理，命将韦处厚的奏书下示张平叔，张平叔理屈词穷无话可答，奏请之事便作罢。
韦处厚因幼主好乐懈怠，不亲理政务，自己既处纳听诲君之位，当设法启发开导皇上性灵，便择编经义雅言，按类分列，编为二十卷，名为《六经法言》，进呈皇上。皇上赠以缯帛银器，并赐紫服金鱼袋。因《宪宗实录》尚未写成，诏令韦处厚与路随兼任史馆修撰。实录未成，准许二人分日入宫，仍定时放参。韦处厚随即又代理兵部侍郎。
敬宗嗣位，李逢吉执政，他一向嫉恨李绅，便构织罪名，李绅将遭不测之祸。韦处厚与李绅皆由孤身仕进，同年得中进士，他内心颇为伤感，便上疏道：
“臣私下闻朋党议论，认为李绅贬黜尚轻。臣受恩至深，职备顾问，事关圣听，不应不言。李绅为先朝奖用，擢拔在翰林，无过失可书，无罪孽可戮。今群党得志，谗嫉大兴。若问人心，皆甚惊骇。《诗》云：‘彩丝交织，成此贝纹绣锦。诬人之徒，行事犹已太过。’又曰：‘谗人无所不为，扰乱四方国家。’自古帝王，从无排斥君子、亲近小人而导致天下太平之事。古人云：‘三年不改其父法则，可谓孝顺。’李绅原是先朝奖掖任用，纵有罪过，犹应消除仇隙洗净瑕污，念记旧情忘却过失，以助其养成无改父道之美德。现今原李逢吉门下属吏，遍布朝中，诽谤诬陷，何词不有？如此贬谪，尚嫌太轻。从前曾参遭使其母投杼之杀人嫌疑，先师孔子有勿如颜渊饭中拾尘之训诫。臣俯首恳望陛下圣虑自断，不惑于奸邪，则天下幸甚！建中之初，山东归顺，只因宰相营私结党，上负朝廷，故人杨炎为元载复仇，卢杞为刘晏报怨，兵连祸结，天下不平。伏乞圣明，察臣愚忠。”
皇上省悟此事，李绅得以免死，贬为端州司马。
韦处厚正式拜兵部侍郎，谢恩于思政殿。当时昭愍皇帝狂放恣肆，经常出外狩猎游玩，每月坐朝不过三四日，韦处厚趁谢恩之机从容启奏道：“臣有大罪，伏乞当面自首。”皇上问：“何事？”韦处厚回答道：“臣先前为官，先朝时不能冒死相谏，纵容先圣贪恋狩猎及美色，以致不能长寿，臣罪当诛。然而之所以不能死谏，也因陛下此时在东宫，年已十五。现在陛下皇子才满一岁，臣怎能再逃避死亡之诛呢？”皇上深悟其意颇为感动，赐锦彩一百匹、银器四套。
宝历元年(825)四月，群臣奏献皇帝尊号，皇上在御殿受册实行大赦。李逢吉因嫉恨李绅之故，所撰赦文只说谪贬之官已经酌情调近者予以量移，而不提先前未量移者，企图不让李绅受到恩赦。韦处厚上疏道：“臣俯首见赦文条目中，谪贬之官有不该享受恩泽的。以圣上宽赦之本意，便有所不及。臣闻听舆论皆言李逢吉惟恐李绅受恩量移，故有此条。若如此，则应是近年贬谪流放之官员，因李绅一人之故皆不得量移。事关重大，岂敢不言？李绅乃先朝奖用，曾在内廷任职，自遭贬谪，未蒙恩赦。古人云：‘人君当记人之功，忘人之过。’管仲曾被拘囚，齐桓公用他为国相；公冶长曾陷牢狱，孔仲尼选他当女婿。有罪者犹应涤荡其罪，无辜者岂可终生受累？何况圣上享鸿名大号，册赦之礼乃重大仪式，为天地百神所鉴临，亿兆八极所瞻戴，若恩泽不广施，确实不合适。臣与李逢吉素无仇隙，与李绅本非亲戚，之所以议论是为顾全大局，之所以陈述出自一片公心。伏乞圣慈察臣肝胆，倘蒙允许，仍望宣令宰臣，应将近年谪贬之官，一并编入赦令条目，使其得依旧例，获赦量移近处。”皇上览毕奏疏，深悟所言事理，于是追令改写赦文，李绅才得依例沾恩。韦处厚任翰林承旨学士，每起草诏书，均能准确领会圣上旨意。曾奉急命往宣州征收鹰鸷及向扬、益、两浙索取奇纹绫绵，韦处厚皆上疏拒不受命，而且引用先前赦书为证据，皇上均准其奏。
宝历末年，宫中突生事变，文宗平定内难，欲降诏命，却犹豫不定。韦处厚闻难奔赴朝中，直言启奏道：“《春秋》之法，大义灭亲，内恶必书，以明逆顺。讨伐罪逆名正言顺，合乎大义有何疑惑？怎能迟疑不决，有所避讳！”于是按对藩王的方式处置。当晚，诏命制置及登极礼仪，来不及责成主管官署办理，均依照韦处厚的主张。及至礼仪进行，同原定法规完全符合。韦处厚因佐诏命之功，随即拜中书侍郎、同中书门下平章事、监修国史，加银青光禄大夫，晋爵灵昌郡公。
韦处厚任宰相，致力于匡时救世，从不为自身打算。无论在朝内或朝外、补官或正授，均能名副其实。当初，贞元间宰相齐抗奏减冗员，罢免诸州别驾，而那些在京师各署衙中当入别驾官职的，却多处朝官之列。元和以来，两河用兵，将佐中立功者，往往擢升到大的官署，大都以皇上或太子属官之职杂乱补授，皆盛服趋朝，朱衣紫服挤满朝堂。久候当进及代职闲居者，常常数十人奔赴中书省署及宰相私宅，摩肩接踵地等候谒见，繁辞碎语无止无休。及至韦处厚秉政，先后奏请设置六雄、十望、十紧、三十四州别驾以安排这些人员，而不与正员相混杂，朝政得以整肃。
文宗勤于听政，却轻于决断，宰相奏事得旨，诏命往往中途改变。韦处厚曾独自上奏论说：“陛下不因臣等不肖，用臣等为宰相，参议大政。凡有奏请，初蒙圣上听纳，随即又改变圣旨。若确出陛下之意，则表明臣等不可信任，若出于朝官妄加非议，臣等在朝中有何威信？再说裴度乃德高望重之元勋，历辅四朝大政，孜孜不倦竭尽忠诚，民望所归，陛下本应亲近器重。窦易直善良宽厚，在先朝为臣忠心耿耿，陛下理当依赖信任。微臣才力薄弱，首次蒙陛下擢拔重用，并非由他门旁道入朝，所言既不可听纳，臣当先自辞职。”随即退下再拜陈说乞准。皇上忙道：“何以至此呢！卿之志向才干，朕素来知晓，自登相位辅政以来，朝廷百官俱能尽职。纵然朕有失误，怎可立即辞职，以显得我薄德呢？”韦处厚谢恩而去，出了延英门，皇上又下令召回，对他说：“凡卿欲说之话，应全都说出来。”于是韦处厚奏论扬善惩恶、健全法制的主张，共数百言；又说裴度勋高望重，为人尽心正直，宜久任宰相，可壮国威。皇上尽皆听纳。从此宰相奏事，朝官不敢妄加非议。
不久沧州李同捷叛乱，朝廷发兵征讨。魏博史宪诚暗怀悖心，裴度以为是老臣负气任性，对他毫不怀疑。史宪诚曾有事派亲信至中书省请示，韦处厚令来人传话：“晋公苦口婆心在皇上面前保荐你为皇上之使，我却不这样，只仰候你有所作为，自有朝典决定奖惩。”史宪诚听到这话大为恐惧，从此谒诚效忠，居然为剿灭沧州之乱立下功劳。韦处厚又因理财制用为治国之本，撰写《大和国计》二十卷献给朝廷。李载义屡破沧州、镇州两处叛军，每有被俘兵士，多剖胸剔肉加以杀戮。韦处厚致书说理，李载义深表赞同。从此沧州、镇州所获生俘，皆流放远地服役，前后保全了数百上千人的性命。
韦处厚生活上随意简朴，似乎不会理家。至于在朝廷陈奏论争，以及管理府署对待属员，则气度巍然势不可夺。他形貌并不魁伟，而且似乎很懦弱，可是僚属请示职事，皆畏惧警惕你我相顾，即使同他谈话时间很长，也不敢向他谈及私事。韦处厚急于启用人才，酷爱文学，古时有因空发议论而废弃了才学的人，他对此深深惋惜，故推荐选拔众多人才，往往不计其缺点而录用，也遭到人们的非议。韦处厚颇信佛家因果轮回之说，晚年尤甚。奉诏修撰《元和实录》，未能撰写完毕，此书体例及内容取舍，皆韦处厚创立。大和二年(828)十二月，至延英殿奏对，临近皇上膝下时，忽奏“臣病发作”，立即退下。文宗命太监将他扶出归宅，只过了一夜便去世，年五十六，追赠司空。韦处厚执掌朝政大权二周岁，竭诚进献之谋略，颇受人们称誉，对他的去世都很惋惜。