توفيت والدته وعمره خمس سنوات، وتوفي والده عندما بلغ التاسعة من عمره، وفي هذه السنة، ذهب إلى المدارس لتعلم القراءة والكتابة والقرآن الكريم والكتب الفارسية المتعارف عليها في ذلك الوقت، كما تعلم فن الخط عند الأستاذ الميرزا علي النقي، ثم باشر بـعد ذلك دراسة اللغة العربية والأدب العربي، وأنهى مرحلة السطوح عند الأساتذة المعروفين في مدينة تبريز.
في عام ۱۳٤۳هـ "۱۹۲٤م"، هاجر إلى النجف الأشرف لإكمال دراسته الحوزوية، وبقي هناك إحدى عشرة سنة يحضر دروس الفقه والأصول عند العلماء الكبار آنذاك، أمثال: آية اللّه النائيني وأبي الحسن الأصفهاني و محمد حسن الكمپاني، ونال في هذه الفترة الوجيزة درجة الاجتهاد.
لم يكتف الطباطبائي بدراسة الفقه والأصول، بل واصل دراسته في العلوم الأخرى، مثل: علم الرجال، والفلسفة، والعرفان، والأخلاق، والرياضيات، والحساب، والجبر، والهندسة المستوية والمجسمة، وغيرها.
في عام ۱۳٥۳هـ /۱۹۳٤م، عاد السيد الطباطبائي إلى تبريز برفقة أخيه السيد محمد حسن نتيجة الظروف الاقتصادية الصعبة التي طرأت على حياته، ومارس التدريس فيها بحدود ۱۰ سنوات.
بعد هذه الفترة، ومع انتهاء الحرب العالمية الثانية وما نجم عنها من استقرار القوات الروسية في مقاطعة أذربيجان، وتحسن وضعه الاقتصادي، وجد السيد الطباطبائي في هذه الظروف عوامل مشجعة لاستئناف الحياة العلمية من جديد، فهاجر إلى قم المقدسة، وبدأ بتدريس علم التفسير والفلسفة والعلوم العقلية، وهي علوم لم تكن تدرس من قبل في الحوزة، وذلك جنباً إلى جنب مع العلوم الأخرى مثل الفقه والأصول.
شرع مـنـذ سنة ۱۳٦۸ هـ بتدريس الأخلاق والعرفان، ثم بتدريس رسالة السير والسلوك المنسوبة للعلامة بحر العلوم.

تلقى العلامة الطباطبائي علومه على مجموعة من الأساتذة الأفاضل، نذكر منهم: الشيخ محمد حسين النائيني، والشيخ محمد حسن الكمباني في الفقه والأصول، والسيد حسين البادكوبي في الفلسفة، وكان له أثر كبير على شخصيته العلمية، ومن أساتذته أيضاً السيد أبو الحسن الأصفهاني في الفقه، حيث درس عنده عدة سنوات، والميرزا علي القاضي الطباطبائي في الأخلاق، الذي كان له تأثير عميق على شخصية الطباطبائي. وقد حصل على إجازة في الاجتهاد من الميرزا النائيني وإجازات في الرواية من الشيخ عباس القمي وآية الله حسين البروجردي، وتتلمذ أيضاً على الشيخ الكوهكمري، والسيد أبو القاسم الخونساري، والميرزا علي الأيرواني، والشيخ علي أصغر الملكي.

درس عند العلامة الطباطبائي جيل من الطلبة والأفاضل الذين نهلوا من علومه المختلفة، وكان لهم دور بارز في تنمية العلوم العقلية التي كان العلامة يوليها اهتمامه، نذكر منهم: الشهيد مرتضى المطهري، الشهيد محمد حسيني البهشتي، الشهيد محمد مفتح الهمداني، الشهيد علي القدوسي، الشهيد محمد رضا السعيدي، آية اللّه جوادي آملي، الأستاذ محمد تقي مصباح اليزدي، آية اللّه مكارم الشيرازي، الشهيد مصطفى الخميني، السيد عبد الكريم الأردبيلي.

لم يكن العلامة مجتهداً في العلوم العقلية والنقلية فحسب، بل كان لديه سعة اطلاع واسعة، فكان أديباً وشاعراً ماهراً كتب القصائد الشعرية باللغتين العربية والفارسية، وفناناً بارعاً بالخط، فقد كان خطه جميلاً جداً، وله منظومة في آداب الخطّ ضمّها إلى أحد مؤلفاته.

كان العلامة الطباطبائي هادئاً وليناً في كلامه عند إلقاء الدروس، ولا ينتهي من مطلب من مطالب الدرس إلا بعد أن يقوم بإشباعه بحثاً، وبعبارات قصيرة من دون تشتيت لأذهان الطلاب بكثرة التفريعات، ويقوم بشرح مطالب المادة على أساس الاستدلال والبرهان في إثبات العلوم النظرية مثل الفلسفة وما شابهها، ويقول السيد الطباطبائي في هذا المجال: لا ينبغي الاعتماد على الشعراء والقصص في إثبات هذه العلوم.

لا يمكن الإحاطة بشخصية السيد الطباطبائي، فقد جسَّد في سلوكه كلَّ معاني التقوى والأخلاق الحسنة، فكان مخلصاً لله، ودائم الذكر والدعاء، ومما يؤثر عنه، أنه كان مواظباً على أداء المستحبات، ولديه في شهر رمضان برنامج متنوع موزع بين العبادة والتأليف وقـراءة القرآن وقراءة دعاء السحر الذي كان يهتم به اهتماماً كبيراً، حيث كان يقرأه بحضور أفراد عائلته.
كان العلامة بسيطاً متواضعاً في جميع شؤون حياته، فكان يعيش في مسكن متواضع، وكان يلبس القماش العادي، ومما يؤثر عنه، أنه لم يعتمد طول حياته في تيسير أموره المعاشية على الحقوق الشرعية، بل كان يعتمد في سد احتياجاته على واردات قطعة أرض زراعية صغيرة ورثها عن أجداده في تبريز.
وكان شديد التواضع والاحترام لأساتذته، وبالخصوص أستاذه في الأخلاق آية اللّه القاضي الطباطبائي، كما كان متواضعاً مع طلابه، حيث كان يرفض أن يناديه طلابه بكلمة أستاذ، وكان يقول: أنا وأنتم عبارة عن مجموعة جئنا إلى الدرس لغرض العمل سوية، للتعرف على حقائق الإسلام.

ارتحل العلاّمة الطباطبائي إلى قم في عام ۱۳٦٤هـ "۱۹٤٥م"، وكانت الحوزة العلمية فيها آنذاك، تشهد بدايات نهضة تصدى لها آية الله العظمى السيد حسين البروجردي، وكانت هذه النهضة بحاجة إلى من يرفدها، ولأجل ذلك، اكتسى حضور العلامة الطباطبائي إلى قم أهمية خاصة في تبلور تلك النهضة الفكرية القوية التي شهدتها في النصف الثاني من القرن العشرين، وإشعال جذوتها، وهذا ما عبّر عنه بقوله: "عندما قدمت إلى قم، أمعنت النظر وتفحصت الواقع بحثاً عمّا تحتاجه الحوزة في ذلك الوقت، فوجدت أنه أهم ما ينقص الحوزة وبرامجها الدراسية تفسير القرآن والبحوث العقلية، ولهذا باشرت بتدريس التفسير والفلسفة، مع أن تفسير القرآن لم يكن بنظر البعض علماً يحتاج إلى تحقيق وتأمل، بل وغير لائق بمكان له الانشغال به عن الفقه والأصول، حتى إن البعض كان يعتبر تدريس التفسير والانشغال به دليلاً وعلامة على قلة المعلومات. على أي حال، لم أتخذ ذلك ذريعة أو مبرراً مقبولاً أمام الله تعالى لأن أتنازل عن مشاريعي، بل على العكس، واصلت الطريق حتى تمخض عنه تفسير الميزان".
ولم تكن الفلسفة أحسن حالاً من التفسير، ولئن كان التفسير درساً قليل المنـزلة في عُرف البعض، فإن الفلسفة كانت تواجه العقبات، وما إن باشر السيد الطباطبائي بتدريس الفلسفة وجعل مادة درسه كتاب الأسفار، انطلاقاً من تشخيصه لمسؤولياته والدور الذي ينبغي القيام به في مواجهة النـزعات المادية التي غدت تغزو المسلمين، والفلسفات الغربية التي انبهر بها أبناؤهم، حتى برزت جهود تحاول إيقافه، حيث أوغر البعض صدر آية الله البروجردي، وأخذوا يقربون إليه فكرة تعطيل هذا الدرس المهم الذي كان يحضره مئة طالب، وفجأة أُبلغ السيد الطباطبائي بخبر قرار قطع رواتب الطلبة الذين يحضرون عنده، وهنا أخذت الحيرة منه مأخذاً كبيراً، بين الاستمرار في الدرس وما يترتب على ذلك من سلبيات كبيرة، وبين تعطيله الذي يعني تعطيل الوظيفة الإسلامية. وفي هذه الأثناء، أرسل آية الله البروجردي موفداً عنه إلى السيد الطباطبائي مع رسالة تحريرية يذكر فيها أن سماحته ـ أي السيد البروجردي ـ كان يدرِّس الأسفار في أصفهان مع زملاء خفية، وأن طرح مثل هذا الدرس بشكل علني أمر لا مصلحة فيه، وبعد قراءته للرسالة، أجاب السيد الطباطبائي عليها شفهياً للموفد، بأنه ليس عاجزاً عن تدريس الفقه والأصول، وأنه جاء من تبريز إلى قم لتصحيح ما تسرب إلى أذهان الطلبة ولمواجهة الماديين وغيرهم، وأن عصرنا الحاضر يختلف عن العصر الذي كانت تدرس فيه الأسفار بشكل خفي، إذ لم تكن آنذاك فلسفات مضادة توجب إقحام الحوزة في العلوم العقلية، وشفع هذه الإجابة برسالة تحريرية إلى آية الله البروجردي قال فيها: "إن مواصلتي لهذا الدرس نابعة من تشخيصي لمسؤولية شرعية لسدِّ نقص ضروري ألمسه داخل المجتمع الإسلامي، ولكنني في الوقت نفسه، ونظراً إلى أنني لا أجيز لنفسي مخالفة توصياتكم باعتباركم زعيم الحوزة وقائد المجتمع الشيعي، فإنني ألزمت نفسي بالطاعة لما تصدرونه من حكم، حتى لو أدّى ذلك إلى تعطيل الدرس، وإني سأعتمد حكمكم مبرراً لي أمام الله تعالى للتخلي عن هذه الوظيفة التي شخّصتها، أما إذا كان رأيكم غير هذا، فإنني سأواصل الدرس".
وإثر هذه الرسالة المفعمة بالأخلاق الرفيعة وروح المسؤولية، استجاب آية الله البروجردي لرغبته وأجازه بالاستمرار في درسه.
وفي جانب آخر، يؤكد العلاّمة في بحوثه نقطة مهمة، وهي أن الدين والعقل لا يفترقان، ويجب الرجوع إلى القرآن الكريم والوحي في الحالات التي تعجز فيها العقول عن التوصل إلى الحقائق، ولذلك كان من اهتماماته:
ـ الاهتمام بالقرآن الكريم وطرح تفسير جديد له يحرص على الأصالة ويتسم بالعصرية والعمق والاستيعاب في آن واحد، وبشكل يناسب مكانة القرآن الكريم كمصدر وحيد وخالد لهداية الإنسان في الفكر والسلوك، وهذا ما لحظه العلامة الطباطبائي في تفسيره "الميزان" الشهير، وقد تميز هذا التفسير بأنه يختزن قوة علمية متعمقة في البحث، مع السهولة واليسر والبعد عن التشدد، والتخفف من المذهبية الخاصة إلى حدٍّ بعيد، والرجوع إلى القرآن نفسه بتفسير بعضه ببعض، والنأي به عن الأقوال التي لا تصح من الروايات الكثيرة المختلفة، وعن الآراء التي ترجع إلى تأويل آياته حتى توافق نظراً علمياً، أو تقليداً مذهبياً، أو أصلاً كلامياً، أو فلسفة خاصة، أو تجديداً حديثاً.. إلى غير ذلك مما تلحظه بعض التفاسير القديمة والحديثة.
ومما قاله في بيان منهجه: "نفسر القرآن بالقرآن، ونستوضح معنى الآية من نظيرتها بالتدبر المندوب إليه في نفس القرآن، ونشخّص المصاديق، ونتعرفها بالخواص التي تعطيها الآيات، كما قال تعالى: «ونزّلنا عليك الكتاب تبياناً لكل شيء» [النحل:۸۹]، وحاشا أن يكون القرآن تبياناً لكل شيء ولا يكون تبياناً لنفسه، وقال تعالى: «هدى للناس وبينات من الهدى والفرقان» [البقرة:۱۸٥] وقال تعالى: «وأنزلنا إليكم نوراً مبيناً» [النساء:۱۷٤] وكيف يكون القرآن هدى وبينة وفرقاناً ونوراً مبيناً للناس في جميع ما يحتاجون، ولا يكفيهم في احتياجهم إليه، وهو أشد الاحتياج؟ وقال تعالى: «والذين جاهدوا فينا لنهدينهم سبلنا» وأي جهاد أعظم من ذلك الجهد في فهم كتابه، وأي سبيل أهدى إليه من القرآن؟".
ومن أبرز مزايا هذا التفسير، أنه يعنى بعد شرح الآيات وبيان معناها، ببحث الموضوعات الهامة، والقضايا التي كثيراً ما شغلت الأذهان في القديم والحديث، بحثاً مستمداً من آيات القرآن نفسها،كما أنه بحث بحثاً جيداً في إعجاز القرآن من جهاته المختلفة، في بلاغته وقوة أسلوبه، وتحديه بالعلم، وبالإخبار عن الغيب، وبمن انزل عليه القرآن، وبعدم الاختلاف فيه.
ثم تحدَّث عمّا يثبته القرآن من قوانين وسنن كونية، كتصديقه لقانون العلية العامة، وإثباته ما يخرق العادة، ومن كون المؤثر الحقيقي في الأشياء بتمام معنى الكلمة ليس إلا الله عز سلطانه، ومن أن القرآن يعدُّ المعجزة برهاناً على صحّة الرسالة لا دليلاً عامياً، إلى غير ذلك من الجزئيات الهامة التي تضمنها هذا البحث الدقيق.
ـ صقل وتجذير الفلسفة الإسلامية وتمكينها من الوقوف على قدميها أمام تحديات الفكر الغربي، وذلك من خلال التأكيد على درس الفلسفة في الحوزة، وتربية عدد من العلماء، وتأليفه ما يزيد على العشرة كتب في الفلسفة والعقيدة، يأتي في مقدمتها كتابه "أصول الفلسفة" الذي وضعه في خمسة أجزاء طبعت مع تعليقات قيمة لتلميذه البارز الشهير آية الله مرتضى المطهري.
ـ التأليف، حيث قدّم العلامة الطباطبائي للمكتبة الإسلامية "۳٥" رسالة وكتاباً ودورةً، كتفسير الميزان ذي العشرين جزءاً، وذلك في عدة مجالات من المعرفة الإسلامية، كالتفسير والفلسفة، والعقائد والتاريخ والحديث والفقه والأصول وعلوم القرآن والعرفان والثقافة الإسلامية العامة، إضافة إلى الرياضيات.
ـ إيصال الفكر الإسلامي الأصيل إلى أوروبا، كما في المحادثات التي أجراها سماحته مع المستشرق الفرنسي هنري كوربان، والتي بدأت سنة ۱۳۷۸هـ "۱۹٥۸"م"، وتواصلت أكثر من عشرين عاماً، وكانت اللقاءات تجري في طهران، وكان سماحته يسافر إليها من قم في الشهر مرتين، وبفضلها اقترب كوربان من المذهب الإمامي، ودوّن المحاورات ونشرها في بلاده كما نشر فكر التشيع، ووصل الأمر بهنري كوربان إلى أن يقرأ الصحيفة السجادية ويبكي.
ـ تخريج جيل من العلماء والأساتذة والمفكرين والكتاب الذين لعبوا أدواراً فكرية وسياسية رفيعة جداً، أمثال آية الله الشهيد المطهري وآية الله البهشتي، والإمام موسى الصدر، وآية الله ناصر مكارم الشيرازي، والشيخ الشهيد محمد مفتح، وآية الله السيد عبد الكريم الأردبيلي، والشيخ محمد تقي مصباح، وآية الله جوادي آملي، وآية الله حسن زاده آملي وآخرين.

كان كتابه "أصول الفلسفة" معالجة لظاهرة معاصرة طرأت على المجتمع الإسلامي، وهي الانجراف وراء تيار الفلسفة الغربية.
وكتابه "المرأة في الإسلام" كشف عن استمرار الظلم الأوروبي القديم للمرأة، وتواصله من خلال الظلم الحديث لها، وكيف أن موقف الحضارات القديمة والجديدة من المرأة يقع بين الإفراط والتفريط.
أما "نظرية السياسة والحكم في الإسلام"، فإنه على صغره يوضح مدى تعاطي العلامة الطباطبائي مع عصره، إذ عالج "قدس سره" فيه مسألة الحكم معالجةً أصيلةً، مقارناً بين الإسلام والنظم الوضعية، مشيراً إلى إيجابيات الإسلام في الحكم والسياسة ومساوئ الأنظمة الوضعية المتمثلة بالديمقراطية والديكتاتورية اللتين يعتبرهما وجهين لعملة واحدة.

تفسير الميزان: وهو كتاب فريد في نوعه بتفسير القرآن الكريم في عشرين مجلد، ويعتبر من التفاسير المعاصرة، رسالة في المبدأ والمعاد، حاشية على كفاية الأصول، سنن النبي صلى الله عليه وآله، الشيعة في الإسلام، القرآن في الإسلام، بداية الحكمة ونهاية الحكمة، الوحي، رسالة محمد صلى الله عليه وآله في المنهج الإسلامي، حاشية على كتاب الأسفار للملا صدرا، رسالة في الحكومة الإسلامية، رسالة في النبوة، رسالة في الولاية، علي والفلسفة الإلهية، رسالة في علم النبي صلى الله عليه وآله والإمام عليه السلام بالغيب، هذا بالإضافة إلى العديد من الكتب في مختلف الموضوعات.
كما له عشرات المقالات المنشورة في المجلات العلمية المختلفة، وكثير من التقارير والمقدمات المكتوبة لبعض الكتب المعروفة، مثل: المراقبات، وتفسير العياشي، ووسائل الشيعة، وله كذلك خمسون مخطوطة في مكتبته الخاصة موجودة الآن عند ورثته.

توفي العلامة الطباطبائي بتاريخ ۲۸ محرم الحرام / ۱٤۰۲ هـ، بعد أن قضى ثمانين سنة في خدمة العلوم الإسلامية بصورة عامة، وعلوم شيعة آل البيت عليهم السلام بصورة خاصة، ودفن إلى جوار مرقد السيدة المعصومة فاطمة بنت الإمام موسى بن جعفر عليه السلام في مدينة قم المقدسة.