東京府出身。東京府尋常中学校、第一高等学校を経て、1904年東京帝国大学文科大学史学科（東洋史専攻）卒業。1913年に東京帝大講師、1916年、助教授、1922年、「鮮初の東北境と女真との関係」により東京帝国大学から文学博士、1925年から教授。1937年に帝国学士院会員。1939年、東京帝国大学を定年退官、名誉教授。朝鮮総督の依頼で満鉄調査部歴史調査部にて実証主義的（考証的）な満蒙・朝鮮の東洋古代史研究の基礎を確立した。朝鮮古代史の乏しい資料の中で花郎の研究、また慶長の役などの全体像を描き出すことに尽力したことでも知られている。村山正雄は次のように評している。東北アジア（いわゆる満州、朝鮮）および日本の古代史の研究で優れた業績を残した。（中略）多くの論文の執筆と有能な後進の育成に努めた。1937年、帝国学士院会員に推された。また南満州鉄道株式会社調査部の依頼による古代史研究面でも大きく貢献した。武田幸男は次のように評している。高麗史関係で最も注目される論文集は、池内宏の4冊である。個別的な政治過程、契丹（遼）・女真（金）・モンゴル（蒙古）や明などとの国際関係、あるいは高麗大蔵経彫造など文化的な事象についても論究し、今もって新鮮さが感じられるのは驚きである。また、これらの研究を通じて近代的史学研究方法論を構築し、この意味からも評価が高い。三上次男は次のように評している。池内宏先生は、大正・昭和にかけて東北アジア史、とくに朝鮮から満州にかけての歴史を追及された巨匠であって、その透徹した史眼と研ぎ澄まされた史料批判、それに事実に徹した行論は、この方面の歴史の実態をあぶなげなく明るみに出された。そうして東京大学で示された教授と研究の態度は際立って見事であり、わたくしたちに無限の教えをあたえられた。（中略）わたくしは、池内先生こそ、20世紀の前半の日本の生んだもっとも卓越した東洋歴史の研究者の1人だと信じている。そうした先生には当然のことながら、数多くのすぐれた業績があり、それをまとめられたのが『満鮮史研究』の名を冠した注目すべき一連の著作である。（中略）甚大な学問上の業績といわなければならない。どの巻を眺めても、ジャーナリズムを騒がせる花火のような華やかさはないが、どのような短い論文をとって見ても、いつまでも消えない珠玉のような美しさと、それを通過しなくては前進することのできない要石のような重さがある。（中略）先生の後につづく研究者に、必ず触れてもらいたいと思っていた先生の仕事（中略）東北アジア、とくに朝鮮の歴史の研究をおしすすめて行くとき、缺くことのできない重要性を持った書物（中略）この書の内容は三篇から成っている。第一の『李朝の四祖の伝説とその構成』は、龍飛御天歌・李朝実録・高麗史などに記された朝鮮の李王朝の祖先に関する伝承に徹底的な批判を加えたものであり、李王朝の建設者である李成桂の父祖として伝えられる四名の人物のうち、信じうるのは父と祖父のみであり、それ以前の人物は系譜を長くするために作為された架空の人物であることを論証したものである。われわれはこの論証のなかに、先生の史料批判の厳しさと鋭さ、それに周到さを見いだすことができよう。同時にこれは、先生の日本書紀批判や、金史の世紀に対する批判ともつながるものである。（中略）第二の『鮮初の東北境と女真の関係』は（中略）先生はこの論考において李王朝成立に重要な役割を演じた朝鮮の東北境の女真人の実態を追求し、高麗朝末期・李王朝初期における李成桂一家との関係についてとくに深く論じられた。この問題の解明は李王朝の成立の由来と、その性格の重要な一面を明らかにしたものであったから、高く評価され、大正11年、これによって文学博士の学位をえられた。（中略）第三の『朝鮮の文化』は（中略）古朝鮮時代、高句麗・百済・新羅三国時代など上世の文化より説きおこし、高麗の文化とくに学芸について詳しく述べられたものである。きわめてよく整理され、美しく達意の文章で綴られており、高麗文化に関する一般的な論述では、現在なお最高の地位にあるものとわたくしは信じている。（中略）最近、朝鮮研究の重要性が痛感されるとき、この書のような万全の実証と厳密な史料批判を基礎とした信頼すべき書があらわれることは、もっとも喜ぶべきことといわなければならない。三上次男は次のようにも評している。心の奥底に人類と社会に対する深い愛情と信頼が波うっていた人間としての先生であり、透徹した稀世の歴史家としての先生の姿である。（中略）われわれが、先生からたたきこまれたのは、専門の満鮮史というより、もっと次元の高い人間の生き方と、歴史家のわきまえねばならない厳しい心がまえであった。極めて清潔であり、いささかも筋の通らないことを許さず、私をさしはさまず、責任は最後まで背負う、そのようなはげしい毅然とした一面を持ちながら、接するものに慈父のような暖かさを感じさせた先生は、混迷した現在、なお生きながらえ、われわれの支えとなっていただきたかった数少ない人物の一人である。（中略）先生の研究法にはまたと見られぬほど鋭い論理性と実証性があって、それを縦横に駆使しながら、一定の計画にしたがって研究をすすめられた。それは優れた自然科学者の研究態度にも似たところがあった。先生は専門の満鮮史を研究するに当たり、こうした鋭い方法を使って疑問の点の多い、日・鮮・中国の古代史料の高等批判を行い、その分析の上に立って、過去の政治史の再現や再構成を行われたが、その組立ては非常に論理的であったので、学生の時など、歴史はそのように論理的に展開するものかといぶかったほどであった。しかし、現在になって見ると、先生の行論は歴史の世界でも正しかったと深く頭を下げざるを得ない。やはり達人であったからであろう。それに、先生の取りあつかわれたサブジェクトは主として政治史であり、その論文の主力は一見政治の推移の実証的な研究にのみそそがれているようでいて、実際には社会の動きがまことによく捕えられている。これは先生が本当の歴史家であったからであり、かなり時をへだてた過去に書かれた専門論文が、いつまでも新しく生きているのはそのためである。現在はじめて先生の論文に接するどの人も、恐らくその方法論の独自な新鮮さと、中に多くの重要な問題の含まれているのに打たれざるをえないであろう。その意味では先生の論文は日本の歴史学界の一種の古典でさえある。先生にはこうして生れた多くの著書や論文があった。（中略）これらの論文は、どれも半島古代史にとって、すこぶる緊要な問題であって、それぞれの論点について関心をもつものの見遁がしえない研究である。（中略）これらの論文に接した人々は、本書から精緻な方法論と共に、半島の古代史を、東アジア史的立場から理解する道を学ぶであろう。古畑徹は石井正敏の著書『日本渤海関係史の研究』（吉川弘文館、2001年）を評するなかで池内宏について以下のように述べている。歴史学の各分野における古典的名著には、大きく分けて、その研究分野の基礎となる理論的枠組みや方法論などを論じたものと、研究上の主要課題にかかわる重要史料についての緻密な考証を積み重ねて史実及び史料自体を追究し、その分野の研究者の誰もが参照しなければならないもの、との二つのタイプがあると思われる。前者のタイプが研究のあり方の変化によって時にその地位を失うのに対し、後者のタイプは半永久的である。後者のタイプを渤海史研究や朝鮮古代史研究で探すならば、渤海史では金毓黻『渤海国志長編』、朝鮮古代史では池内宏『満鮮史研究』上世編をまずは挙げることができよう。そして渤海史研究においては金著書に匹敵する位置に、朝鮮古代史研究においては池内著書につづくいくつかの名著の一つという位置にあるのが、石井著書のように思われるのである。（中略）くどいようだが、本稿で示したような誤謬は石井著書を渤海史・朝鮮古代史における古典的名著たるべき存在とした私の評価を何ら揺るがすものではない。金毓黻の『渤海国志長編』も、池内宏の『満鮮史研究』上世編も、後世の研究者から数多くの批判に晒されながら今日に至るまでその価値を失っていない。むしろ今に至るまで参照され批判され続けているからこそ、これらは古典的名著なのである。日野開三郎は次のように評している。所伝資料の極端に少ない上代満洲史の研究は、その乏しい資料の活用如何に成敗がかかっており、この資料活用には厳しい資料批判と強靭な論理による資料駆使に徹しなければならぬ。満洲史の開祖ともいうべき池内先生はその典型的先覚者であるが、その論考は初心者には一読しただけでは呑み込み難く、再読三読を経て理解する辛坊が必要といわれ、先生自らもそれを認められ、且つその資料批判と論理の透徹を誇りとせられていた。初心者はこの大きな壁を乗り越えて大先覚のあげた成果から身につけて行かなければならぬが、その辛坊は並大抵ではない。