1924年，卞孝萱生于扬州没落的书香门第。出生不到两个月，父亲去世，寡母与卞孝萱相依为命。不识字的母亲每天先向邻人学会几个字，然后回家教卞孝萱。日后有几十位前辈为此事作画赋诗填词。如柳亚子赠诗云：“教儿先就学，即学即传人，此是弥天愿，宁关一室春。”陈寅恪诗《寄卞孝萱》其一为：“卞君娱母以文字，千里乞言走书至。我诗虽陋不敢辞，嘉君养亲养其志。”

日军侵华，扬州沦陷，物价飞涨。卞孝萱到溱潼镇就读于江苏省立第一临时高级中学，18岁毕业后便只身前往上海谋生，白天在银行工作，晚间进夜校补习，走上自学之路，遇到疑难问题，便向学者求教。

先后在上海工作了三四年，又在厦门工作了一两年之后。1949年，卞孝萱调到北京的银行工作。他利用业余时间，刻苦自学，从收集、整理辛亥革命时期重要人物碑传入手，研究清以后政治、经济、军事、文化各方面人物的墓碑、墓志铭、家传、行状等，发表了一批学术文章。后受推荐到中国科学院近代史研究所工作，在范文澜指导下，协助修订《中国通史简编》。卞孝萱遵照范文澜“专通坚虚”的教诲，以唐代文史为主攻方向，突破了治文者不治史、治史者不治文的单一范围，开拓了一个点面结合、文史结合的领域。

当时卞孝萱最常去的两个地方，一个是可以淘到旧书的琉璃厂，一个就是北海附近的北京图书馆。正是在图书馆看书时，卞孝萱认识了章士钊的秘书王益知，后来成了章士钊家的常客，共同研究柳宗元的文章。章士钊出版《柳文指要》时，需要卞孝萱当助手，便写信给周恩来，请将卞孝萱从干校调回北京。卞孝萱协助章士钊校勘《柳文指要》全稿，在章家工作了一段时间。《柳文指要》出版后，章士钊在赠卞孝萱的著作上题词：“孝萱老棣指疵。此书出版，荷君襄校之力，甚为感谢。”

“文革”后期，卞孝萱到家乡扬州师院任教。1984年，调入南京大学古典文献研究所，与程千帆、周勋初等组成实力雄厚的学术队伍，培养了一批博士、硕士研究生。卞孝萱开设的中国文化史、年代学研究、唐代小说与政治等课程，深受学生欢迎。

卞孝萱著作丰厚，著有《刘禹锡年谱》、《唐代文史论丛》、《刘禹锡丛考》、《元稹年谱》、《郑板桥丛考》、《冬青书屋笔记》、《唐传奇新探》、《唐人小说与政治》等著作30余种，发表论文200余篇。在南京大学校长匡亚明主编的《中国思想家评传丛书》中，卞孝萱撰写《刘禹锡评传》和《韩愈评传》，不久匡亚明聘任卞孝萱为副主编。近年来，卞孝萱主编《中华民族优秀传统文化丛书》和《中华文化百科》等，主张学术民主：观点上各抒己见，自由发挥；文字上各显风采，不拘一格。此外还主编有《资治通鉴新编》、《六朝丛书》等，领衔主编的《中国历代史话》获第七届中国图书奖。