班超年少时有大志向，为人孝顺严谨，口才出众。后来兄长班固被召入洛阳为官，班超与母亲随之一同迁居京城。当时家里比较贫困，班超为官府抄写书籍，赚取微薄的薪水以贴补家用。
据《东观汉记》载，有一天，他对抄书感到厌烦，便停止抄写，投笔并感叹道：“大丈夫当效傅介子、张骞立功异域，以取封侯，安能久事笔砚乎！”，在被他人嘲笑后，班超又说：“小子安知壮士之志哉！”。
汉明帝任命他为兰台令史，后来又被免官。
不入虎穴，焉得虎子
永平十六年（73年），班超随奉车都尉窦固出击匈奴。窦固以班超为假司马，派他攻打伊吾（在今中国新疆维吾尔自治区哈密市一带）。班超在蒲类海大胜敌军，得到窦固的赏识，便派遣他出使西域。班超到罗布泊西南的鄯善国（今新疆东南部），当时匈奴也在极力争取鄯善王。班超刚到鄯善国，国王非常礼待班超，但几日后突然冷淡下来。班超认识到“必有匈奴使者来”而导致了鄯善王犹疑，后用计得到了确实的消息。因与同伴36人开会说：“我等在绝域，欲立大功；而匈奴使者仅来了几天，国王就开始冷淡我们。若将我们送与匈奴，将难于活命”，并说“不入虎穴，焉得虎子，当今之计，独有因夜以火攻之”。当夜班超带领手下在匈奴使者帐放火鸣鼓，致使对方惊乱。班超亲手格杀3人，吏兵斩杀30多人，其余百余人均被烧死。班超次日将匈奴使者首级展示予鄯善王，震撼其国人，鄯善国遂归顺汉室。班超在这一战中留下了“不入虎穴，焉得虎子”的千古名句。皇帝和窦固对班超的智勇非常欣赏，窦固要给班超增加人手，为班超所拒绝。
威镇西域
之后班超从鄯善前往于阗国，于阗国是当时西域强国，国王广德带领其它各国攻莎车国，杀其国王。班超至，广德对其不甚礼遇。该国信巫，巫师对广德说“神怒何故欲归汉，汉使有祸马，需取之祠于神”。于是广德派人向班超索马，班超让巫师自己来取，然后怒斩该巫师，将首级送与广德。广德早耳闻班超在鄯善击杀匈奴使者之事，感到十分惶恐，因杀匈奴使者而降汉。班超甚至带领自己为数不多的手下，推翻龟兹国在疏勒国（国都在今新疆喀什市）所立的傀儡政权，重立疏勒故王兄长之子为王，建立新的亲汉政权。
后来汉明帝驾崩，焉耆（今新疆焉耆回族自治县一带）[参 1]乘机向汉进攻，龟兹等也发兵攻打疏勒。汉章帝即位，担心班超孤立无援，下诏将他召回。疏勒、于阗等国为此十分忧虑，班超击破疏勒叛降于龟兹的两座城池，疏勒复安。
平定诸国
建初三年（公元78年），班超率疏勒等国攻破姑墨石城（今新疆温宿县城西北）。之后上书请兵，意图趁机平定西域，得到章帝的支持。
班超在击破莎车（今新疆莎车县）、疏勒的叛将后，上书请求与乌孙联合进攻龟兹，得到章帝的首肯。建初八年，拜班超为将兵长史，然而负责护送乌孙使者的李邑在到达于阗后，因龟兹的攻势而不敢前进，继而上书声称西域的收复不可能成功，同时诋毁班超“安乐外国，无内顾心”。但章帝相信班超的忠诚，命令李邑服从班超的调遣，而班超却并不对李邑怀恨在心，仍派他返京。
第二年，班超联合疏勒和于阗进攻莎车，而疏勒王忠反被莎车利诱而反叛。班超便改立疏勒的府丞为王，并在三年后忠诈降时将其斩首，打通了南方的通道。
在之后的数年里，班超降服了莎车、月氏、龟兹、姑墨和温宿（今新疆乌什县），继而被任命为都护，此时西域诸国已多半归降汉朝。永元六年（公元94年），班超讨平焉耆、危须（新疆焉耆回族自治县东北）和尉犁（今新疆库尔勒市城南），至此西域五十余国都已归附于汉。第二年，班超被封为定远侯。
回归故土
永元十二年，班超因年老思乡，上书请求汉和帝准许其卸任并回到中原，信中称“臣不敢望到酒泉郡，但愿生入玉门关”。同时班超的妹妹班昭也上书为他请求。和帝受到感动，召班超回京。班超于永元十四年回到洛阳，拜官射声校尉。一个月后即因为胸胁疾病逝世。长子班雄嗣位。
班超在西域共达三十一年，不仅善于用武力镇抚各国，更善于用外交手段去联络较远的国家。在班超的努力下，塔里木盆地的统治权又归到了汉朝，再现了一百年前汉宣帝的辉煌。但接管的任尚却无视班超离开时留给他的“宜荡佚简易，宽小过，总大纲”的劝告，在短短数年内就撤守西域。同时匈奴人也同样在开展类似的行动，推翻亲汉的政权，与新政权结盟。这样不断地反复，一直到20年后，班超之子班勇才把匈奴赶走。
评价
范晔在《后汉书》中称：祭肜、耿秉启匈奴之权，班超、梁慬奋西域之略，卒能成功立名，享受爵位，荐功祖庙，勒勋于后，亦一时之士也。
纪念
班超城：位于喀什市东南郊，原为疏勒国宫城，班超以此为基地筑城练兵达17年。为纪念班超，盘橐城又叫班超城。
地理发现
永元九年，班超遣副使甘英出使大秦（即罗马帝国），经过安息、条支，到达地中海沿岸（一说波斯湾），因安息人抵谓英：“海水广大，往来者逢善风三月乃得度，若遇迟风，亦有二岁者，故入海人皆赍三岁粮。海中善使人思土恋慕，数有死亡者。”，甘英遂止步而回，这是有历史记录的中原王朝官员达到最西的地方。
