袁枢字机仲，建州建安人。幼年时努力学习，曾以《修身为弓赋》考国子监，周必大、刘珙都对他的将来抱有很大的希望。袁枢参加礼部的考试，词赋为第一名，被调任温州判官、兴化军教授。
乾道七年(1171)，袁枢任礼部试官，又任太学录，轮对时上了三疏，一论广开言路以培养忠孝之风气，二论谋划恢复国土的万全之策，三论士大夫多以虚语欺骗上面、以侥幸获得荣利。张说从..门以节钺升为签书枢密事，袁枢正与学省同僚一起指责他，皇上虽然容纳了他们的意见，但脸色不悦。袁枢退朝后报告宰相，给他看奏疏，并说“：你不以与平庸之辈为伍为耻吗？”虞允文很惭愧。袁枢就要求出朝补外官，被任命为严州教授。
袁枢常喜欢朗诵司马光的《资治通鉴》，苦于其浩博，于是按类区分又使之贯通，号称《通鉴纪事本末》，参知政事龚茂良得到此书，上奏皇上，孝宗读后很是赞叹，把它赐给东宫，又分别赐给长江流域的各位将帅，并令他们熟读，说“：治国之道全在这里了。”
第二天，皇上问袁枢现在任何官，茂良告诉实情，皇上说：“可以给寺监簿之职。”于是袁枢以大宗正簿之职被召进宫对话，就根据史书奏言说：“我私下听说陛下曾读《通鉴》，屡有训词，看到诸葛亮论述两汉所以兴衰时，有‘小人不可以不去除’的警告，皇上的话伟大啊，永垂万世。”于是袁枢历陈往事，从汉武帝以降至唐文宗偏听奸佞，以致祸乱。并说：“本来内怀诈伪而表面上好像很诚实，阴险、邪恶而表面上好像很忠诚的人，如果陛下每天与他们在帷幄中策划大事，讨论选拔、辞退天下的士人，我担心必定成为朝廷的祸患。”皇上回头看看说“：我不至于与这些人图谋大事于帷幄中。”袁枢拜谢说“：陛下话说到这样，是天下百姓的福气呀。”
袁枢被升任太府丞。当时士大夫中颇有结为私党的。袁枢奏道“：人主有偏爱派别的心，那么就会有大臣结为朋党之患。近年有人说陛下宠爱任用武士，有厌恶、轻视儒生之心，对大臣们猜疑，亲近、信任左右侍从，宫禁内的人代行国家大事，近侍参与军国大事的策划。今天即使总揽了大权，专听偏看，还是可能堵塞明智之言，滋生作威作福的思想。希望皇上对国事的处理只能听取国人的反映，无论是赞成，还是反对，不对左右近臣有偏心。”皇上正锐意北伐，让天下人看看他的志向。袁枢上奏说“：古代谋图敌人国土的，一定让对方看到自己弱的方面，如果陛下立志报金仇，我希望蓄威养锐，不要轻易暴露实力。”袁枢又陈述了用宰执、台谏的方法。
这时有议事者想限制宗室应举锁试的数额，限制添差岳祠官，减少大臣们的荐举，定下文武大臣任子数目，严格特奏等级，推迟郊礼的年份，延缓科举的期限，袁枢说：“这都是近来不关大局的议论，人君要以天命为准则，不可实行这些措施。”于是上疏抗议劝皇上以大局为重，以保存国体。
袁枢兼任国史院编修官，被分配修国史传。章..家因与他是同乡，婉转地请袁枢文饰其传，袁枢说：“子厚这宰相，辜负国家欺骗国君，我为史官，记史不能隐瞒事实，宁愿辜负同乡人，不可以对不起天下后世大家的议论。”当时宰相赵雄总管史事，见到袁枢说：“无愧于古代良史。”
袁枢任工部郎官，历升吏部郎官。两淮干旱，皇上令袁枢巡视真、扬、庐、和四郡。回朝后陈述两淮的形势，说：“两淮坚固那么长江可守得住，今天只知道防备长江，不知道保住淮河，置重兵于江南，把空城放弃在淮河流域，这不是警惕不测事件的做法。瓜洲是新城，专门为退保之地，金使路过对其指点、议论，淮人听说感叹不已。谁为陛下定的这个策略？”
袁枢被升为军器少监，任命为提举江东常平茶盐，改知处州，到朝廷奏事。袁枢出使两淮回到朝廷回答问题，曾说：“朋党互相依附，那么大臣的权力就大，言路被堵塞，那么人主的势力就孤单。”当时宰相不高兴。到这时又说：“威严、权力在下面，那么君主势力就被削弱，所以大臣逐除台谏以蒙蔽君主的聪明；威严、权力在上面，那么君主势力张大，所以大臣勾结台谏来阻挡天下的公正意见。今天朋党的故交还在，台谏之官没正明纲纪，言路将又充满棘荆了。”
袁枢被任命为吏部员外郎，升为大理少卿。通州民高氏因为产业之事下大理寺狱，殿中侍御史冷世光收取重贿包庇他，袁枢把此事弄清楚上报皇上，人们认为很危险。皇上听后大怒，立即罢免冷世光，以朝臣之职弹劾御史，实是从袁枢开始的。皇上亲自写诏书任命袁枢为代理工部侍郎，仍兼国子祭酒。袁枢因为论述了大理狱案请求外官，于是有让他赴郡任职的命令，不久贬了二级，前面的旨令停止未发。光宗即位，袁枢被收叙任用为原来的官职，提举太平兴国宫、知常德府。
宁宗登基，提拔袁枢为右文殿修撰、知江陵府。江陵濒临大江，每年田地遭到大水冲击，百姓无所依托。楚国故城楚观在这里，袁枢把它作为房舍，移民居住，以备难以预料之患。袁枢率民种树数万棵，以捍卫堤坝，百姓获得实惠。不久袁枢被台臣弹劾罢官，提举太平兴国宫。到这时袁枢三次主管祠观，极力上书请求退休，自比为疏传、陶令。开禧元年(1205)，逝世，终年七十五岁。
从此闲居十年，著《易传解义》及《辩异》、《童子问》等书藏于家中。