考入东京帝国大学法律系。在日本学习后期，徐家桓结识了张学良，并为其充任翻译。1925年，徐家桓毕业获法学学士学位，归国任张学良的副官。1926年，徐家桓任河北省昌黎县知事。1928年东北易帜后，调任奉天省本溪县知事。1929年改称县长。1931年九一八事变后，徐家桓携家回到吉林。1932年，任吉林一中教导主任，不久便向日本投降。1934年，任满洲国吉林市筹备处处长。1936年任吉林市市长。1941年至1943年，任四平省首任省长。1943年至1944年，任满洲国国务院总务厅次长。1944年任吉林省省长