甲戌科进士。选庶吉士，散馆授编修。历任陕西延榆绥道、督粮道等职。道光十年（1830年），颜伯焘出任陕西巡抚。道光十七年，任云南巡抚，改建滇池石闸，使周边农田得以灌溉。不久兼署云贵总督。道光二十年（1840年）农历九月，继邓廷桢之后，颜伯焘被道光帝任命为闽浙总督。道光二十一年七月（1841年8月25日晚上），英舰突侵厦门，颜伯焘亲自在虎头山、镇南关等地指挥作战，总兵江继芸等将领相继战死，厦门一度失守，清军被迫退至同安。清廷以“未能进剿”之罪，将颜伯焘革职遣回原籍。《清史稿》有传。