龐統年輕時，爲人樸鈍，沒有人賞識。只有他的叔父龐德公十分看重他，認爲他不同尋常。當時，潁川人司馬徽素有識人之名，龐統前往拜訪。交談後，司馬徽對龐統十分欣賞，稱他是南州首屈一指的人才。從此，龐統的名聲漸漸顯赫。龐德公將他與諸葛亮、司馬徽並提，說孔明是臥龍，龐統是鳳雛，司馬徽是水鏡。後來，龐統在本郡作了一名功曹。龐統有知人之明，他喜歡評判人品高下，樂於培養別人的聲望，但是他稱讚別人時，往往超過那人的實際才能，多有溢美之辭。他自己解釋說，當今亂世，善人少而惡人多，宣揚好的榜樣可以改善世風。
209年，周瑜幫助劉備攻取荊州，領南郡太守，龐統在周瑜手下作功曹。次年，周瑜去世，龐統送葬到吳地，深受吳人的器重。但之後，龐統返回荊州劉備處，成爲一名從事。不久，劉備讓龐統試任耒陽縣令。龐統在任不理縣務，治績不佳，被免官。吳將魯肅寫信給劉備，推薦龐統，稱其非百里之才；諸葛亮也向劉備推薦龐統。於是，劉備召見龐統，與之暢談後，對他大爲器重，任命他爲治中從事，並和諸葛亮同爲軍師中郎將，對他的親信僅次於諸葛亮。
211年，劉璋邀請劉備入益州共拒張魯，使者法正私下向劉備獻祕計，請劉備藉機謀取益州。劉備猶豫不決，龐統進言勸說劉備不要捨棄良機。劉備贊同龐統的觀點，於是留諸葛亮、關羽等人鎮守荊州，而自己則帶領龐統等人進入益州。同年，劉璋和劉備在涪城相會，龐統獻策藉機擒住劉璋，劉備疑心立足未穩，拒絕了這個建議。之後，劉璋還於成都，而劉備駐紮在葭萌關。
212年，劉備在葭萌關屯駐已經一年。龐統就戰略問題，向劉備獻上三條密計：上計是徑襲成都；中計是藉口回荊州，送行時計擒楊懷、高沛；下計是回荊州後再慢慢計劃取蜀；並總結說不能再這樣耗下去，否則凶多吉少。劉備採納龐統的中計，誘斬楊懷、高沛後，進軍成都。214年，在圍攻雒城的戰鬥中，龐統中流矢而死，當時只有36歲。劉備極爲痛惜，一提到他就忍不住流淚。劉備追賜龐統爲關內侯，諡曰靖侯，並任命他的父親爲議郎，後升任諫議大夫。
