Un dels màxims dirigents del sector de centredreta del moviment catalanista i gran propulsor de la cultura catalana. Era fill d’una família de classe mitjana originària de Besalú. Es llicencià en filosofia i lletres (1896) i en dret (1897) a Barcelona. Afiliat al moviment estudiantil catalanista, fou elegit president del Centre Escolar Catalanista. Acabats els estudis, treballà com a passant de Narcís Verdaguer i Callís.
Participà en la fundació de la Lliga Regionalista i en fou dirigent fins a la seva desaparició (1936). El 1901 fou elegit regidor de Barcelona, càrrec en el qual revelà uns extraordinaris dots d’organitzador. Participà de manera decisiva en l’organització del moviment de la Solidaritat Catalana; a l’abril del 1907 fou ferit en un atemptat perpetrat per elements lerrouxistes. Elegit diputat, es revelà com un hàbil parlamentari i com un dels millors oradors polítics de l’època. Tanmateix, fou derrotat en les eleccions a diputats del 1910, després de la Setmana Tràgica. El 1914 participà en la comissió promotora que desembocà en l’Exposició Internacional de Barcelona del 1929, i fou reelegit diputat a Corts. En aquella legislatura (juny del 1916) pronuncià un dels seus discursos més famosos, en el qual afirmà que el problema de Catalunya no era pas una qüestió de mera descentralització administrativa, sinó un problema nacionalista. Participà intensament en la campanya Per Catalunya i l’Espanya Gran, que propugnava la constitució d’un estat federal ibèric, amb la inclusió voluntària de Portugal. El 1917 fou un dels dirigents de l’Assemblea de Parlamentaris, però l’orientació revolucionària que aquesta prengué, després de la vaga general del mes d’agost, el decantà cap a una solució de compromís.
La mort d’Enric Prat de la Riba (agost del 1917) el convertí en el màxim dirigent de la Lliga Regionalista i, en reunir-se novament a Madrid l’Assemblea de Parlamentaris, proposà a Alfons XIII de constituir un govern de concentració per resoldre la crisi política. Format aquest (1917), en el qual participà per primera vegada un membre de la Lliga, Joan Ventosa i Calvell, desaparegué el moviment de l’Assemblea de Parlamentaris i se salvà la monarquia constitucional. El 1918, nomenat ministre de Foment en el gobierno nacional, presidit per Antoni Maura, impulsà eficaçment les obres públiques, com exposa el seu llibre Vuit mesos en el Ministeri de Foment (1919). El 1921 ocupà el ministeri de finances en un nou govern de Maura i publicà El problema ferroviario en España. El fet de no poder aconseguir l’aprovació de l’Estatut d’Autonomia, reclamat en una intensa campanya per les forces polítiques de Catalunya (1918), minvà el seu prestigi polític en un sector del catalanisme, que qüestionà el seu intervencionisme en la política espanyola.
D’altra banda, Cambó havia contribuït a la creació de la Compañía Hispano-Americana de Electricidad (CHADE), del consell d’administració de la qual fou aviat president, i restà així lligat al gran capital internacional, la qual cosa condicionà també la seva vida política. Pel juny del 1923, després de la creació d’Acció Catalana i del triomf electoral d’aquest partit, renuncià a l’acta de diputat, es retirà de la vida política i emprengué un dels seus llargs viatges.
Instaurada la Dictadura (1923), continuà allunyat de l’activitat política pública, però conservà el seu eficient secretariat, mantingué alguna polèmica periodística amb Primo de Rivera, continuà col·laborant a La Veu de Catalunya i publicà diverses obres, com Visions d’Orient (1924), Entorn del feixisme italià (1924), La valoració de la pesseta (1929), Les dictadures (1929) —que provocà, entre altres rèpliques, la d’Andreu Nin—, Les dictadures dels nostres dies (1930) i Per la concòrdia (1930) —contestada per Jaume Bofill i Mates amb L’altra concòrdia 1930—. Durant aquest període atacà la posició independentista de Francesc Macià, i tornà a afirmar la seva posició antiseparatista, intervencionista i iberista. El 1929 promogué la fundació del Conferentia-Club de Barcelona.
En caure la Dictadura (1930), el general Berenguer, encarregat de reinstaurar la normalitat constitucional, li demanà col·laboració. Uns quants mesos després, davant el clima revolucionari intentà de sostenir la monarquia amb la creació d’un partit general espanyol, el Centro Constitucional, on s’hauria d’integrar la Lliga, que havia anat abandonant la doctrina nacionalista de Prat de la Riba. La proclamació de la Segona República Espanyola (1931) feu fracassar aquell intent, i Cambó es traslladà a l’estranger. No havent estat elegit diputat, no pogué participar en la discussió parlamentària de l’Estatut d’Autonomia de Catalunya. En transformar-se la Lliga Regionalista en Lliga Catalana (febrer del 1933), continuà essent-ne un dels màxims dirigents. Diputat a les corts del novembre del 1933, després dels fets del Sis d’Octubre de 1934 hi tornà a afirmar la realitat del problema català i defensà el manteniment del règim estatutari de Catalunya. En les eleccions del febrer del 1936, tornà a quedar-se sense acta.
L’alçament militar del juliol d’aquell any, en la preparació del qual no havia intervingut, el sorprengué a l’estranger, on continuà residint durant tota la guerra. Es declarà antifeixista i antidictatorial, però, alarmat davant un possible triomf revolucionari, es decantà per la Junta de Burgos, que ell ajudà econòmicament. Protegí també exiliats catalans de diverses tendències. Acabada la Guerra Civil, preferí de continuar vivint a l’exili, especialment a Suïssa. Esclatada la Segona Guerra Mundial, per l’abril del 1940 es traslladà als EUA. L’any següent anà a l’Argentina, on residí fins a la mort.
El drama de la seva vida política, ultra el condicionament i la contradicció d’ésser dirigent d’un moviment nacionalista —per tant, d’essència revolucionària— i alhora capdavanter d’una classe social conservadora, consistí, segons confessió pròpia, en la pretensió, que Niceto Alcalá Zamora li retragué a les corts del 1919, d’ésser alhora el Bolívar de Catalunya i el Bismarck d’Espanya. Esmerçà una gran part de la seva fortuna en la protecció de la cultura catalana creant la Fundació Bernat Metge, la Fundació Bíblica Catalana, la Fundació Cambó de la Sorbona de París, i patrocinant la redacció d’algunes obres fonamentals com la Història de Catalunya (1934-35) de Ferran Soldevila, i el Diccionari General de la Llengua Catalana (1932) de Pompeu Fabra.
En morir llegà la major part de la seva col·lecció de pintura, reunida per a completar les col·leccions públiques catalanes (unes cinquanta obres, especialment d’autors italians —Botticelli, Lippi, Correggio, del Piombo, Tiepolo—, la majoria procedents de la col·lecció de Joseph Spiridion, subhastada a Berlín el 1929), a la ciutat de Barcelona (actualment al Museu Nacional d’Art de Catalunya) i algunes obres al Museo del Prado de Madrid. Pòstumament, han estat editades les seves Memòries (1876-1936) (1981) i Meditacions (1936-1946) (1982).