Γεννήθηκε το 292 μ.Χ στην Κάτω Θηβαΐδα της Αίγυπτου. Σε ηλικία 20 ετών κατετάγη στρατό όπου γνωρίσθηκε με Χριστιανούς στρατιώτες και διδάχθηκε από αυτούς τα της Χριστιανικής πίστεως. Όταν απολύθηκε από τις τάξεις του στρατού, μετέβη στην Ανω Θηβαΐδα, βαπτίσθηκε και εκάρη μοναχός. Επιθυμώντας μεγαλύτερη ησυχία, για να αφοσιωθεί στην ερημική ζωή και την άσκηση, κατέφυγε στην έρημο και ετέθη υπό την πνευματική καθοδήγηση του περίφημου ησυχαστού Παλάμονος, του οποίου έγινε τέλειος μιμητής. Μετά την κοίμηση του πνευματικού του πατέρα, περί το 320 μ.Χ., κατέφυγε σε έρημο νησίδα του Νείλου, τη νήσο Ταβέννη της Ανω Θηβαΐδας, όπου βοηθούμενος και από τον ασπασθέντα το μοναχικό σχήμα αδελφό του Ιωάννη, ίδρυσε μικρή μονή.

Η φήμη της αγιότητας και της συνέσεώς του είλκυσε πολλούς μοναχούς, εξ αιτίας δε τούτου ολοένα και μεγάλωνε τη μονή του, ώστε σε διάστημα λίγων ετών αυτή να αριθμεί περισσότερους από 14.000 μοναχούς. Έτσι ο Όσιος Παχώμιος έγινε ένας από τους μεγάλους οικιστές και ασκητές της ερήμου.

Το 348 μ.Χ. περιποιούμενος ο ίδιος τους μοναχούς που ασθένησαν από πανώλη, αρρώστησε και ο ίδιος και μετά από λίγο απέθανε.

Ταῖς τῶν δακρύων σου ῥοαῖς, τῆς ἐρήμου τὸ ἄγονον ἐγεώργησας· καὶ τοῖς ἐκ βάθους στεναγμοῖς, εἰς ἑκατὸν τοὺς πόνους ἐκαρποφόρησας· καὶ γέγονας φωστὴρ τῇ οἰκουμένῃ, λάμπων τοῖς θαύμασιν, Παχώμιε Πατὴρ ἡμῶν ὅσιε, πρέσβευε Χριστῷ τῷ Θεῷ, σωθῆναι τὰς ψυχὰς ἡμῶν.