行俭之子。幼年丧父，母库狄氏被武则天召为御正，极受宠信。裴光庭被提拔至太常丞。因为是武三思女婿，一度受牵累贬官郢州。开元中，擢兵部郎中。开元十七年，任中书侍郎、同中书门下平章事。与萧嵩争权不协。开元二十年授光禄大夫，封正平县男。开元二十一年卒。谥忠献。张九龄撰《裴光庭碑》。