Родился 10 (23) июля 1910 в Богородске (ныне Ногинск). Окончив в 1925 среднюю школу, переехал в Москву, где принял монашеский постриг в Сретенском монастыре. В 1931 сдал экзамены за курс духовной школы и был рукоположен в иеродиакона, а затем – в иеромонаха. В 1930-е годы – регент Дорогомиловского Богоявленского собора, который был тогда кафедральным храмом Москвы. Призванный в армию во время войны, к концу ее священствовал в Благовещенском соборе Мурома. Нес служение в Одессе (Ильинский монастырь), Ростове (куда его перевели в сане игумена), Псково-Печерском монастыре, где внес большой вклад в реставрацию обители.

Архимандрит с 1950, переведен наместником в Троице-Сергиеву лавру; там также уделял значительное внимание восстановлению храмов. Возведенный в епископский сан в 1957 и в архиепископский сан в 1960, занимал Дмитровскую, Тульскую и Ленинградскую (митрополичью) кафедры. Митрополит Крутицкий и Коломенский (с 1963), избран патриархом Московским и всея Руси на Поместном соборе 1971.

Терпимость – без прежних массовых репрессивных кампаний, но при строжайшем контроле, – с этой политикой властей Пимен вынужден был считаться всю первую половину своего первосвятительского служения. Избегая, как и его предшественники, конфронтаций, патриарх не терял возможности высказать свои позиции достаточно дипломатичным путем (в частности, он поддержал епископа Феодосия (Дикуна), обратившегося к Л.И.Брежневу с письмом о вопиющем бесправии церкви, демонстративно возведя его в 1978 в архиепископский сан). В вопросах вероучения и обряда всегда ревностно соблюдал незыблемость традиции. По-прежнему принимая участие в экуменическом движении и деятельности Всемирного совета церквей, Русская православная церковь в этом отношении стала в 1970-е годы занимать более осторожно-консервативную позицию.

В 1980-е годы Пимену суждено было открыть совершенно новую главу в отношениях церкви и государства. На встрече патриарха и постоянных членов Священного Синода с М.С.Горбачевым (1988) последний объявил о начале разработки закона о свободе совести, призванного вернуть церкви ее юридические и духовно-просветительские права. Реальным началом новой главы стало вскоре торжественное празднование тысячелетия Крещения Руси, отмеченное при активном сотрудничестве светской власти. Рост числа приходов (1987), начало постепенного возвращения церкви ее святынь, причисление к лику святых патриарха Тихона (1989), открывшее процесс канонизации православных новомучеников и исповедников 20 в., – это вехи истории Русской православной церкви, равно как и вехи биографии Пимена-патриарха. В последние годы все более отходя от дел в силу тяжелой болезни, первосвятитель скончался 3 мая 1990.