徐深吉出生于1910年，湖北省黃安縣（今紅安）人，六七歲的時候，徐深吉進入家鄉的私塾讀書，此后他主要以求學為主。求學期間，徐深吉廣泛閱讀進步書籍，關心國家前途與命運，逐漸成長為一名憂國憂民的進步青年。

大革命開始之后，徐深吉進入農民夜校學習，期間，他開始接觸進步思想。1927年，徐深吉加入了當地的農民義勇隊，并參加了黃安、麻城的武裝反抗國民黨的斗爭行動，積累了一定的革命經驗，為以后走上革命道路奠定了基礎。

1930年，徐深吉加入了紅軍，次年，他加入了我黨。在這之后，徐深吉主要活躍在鄂豫皖根據地，跟隨紅四方面軍參加了鄂豫皖根據地的反“圍剿”。1932年10月，徐深吉跟隨紅四方面軍離開鄂豫皖根據地，轉戰川陜一帶，參與了川陜根據地的創建。期間，徐深吉參與了反“三路圍攻”與反“六路圍攻”，迅速成長為一名意志堅定的革命戰士。

1935年5月，徐深吉跟隨紅四方面軍踏上了長征之路，長征期間，他擔任了紅軍大學高級科學員、軍事主任兼教育長，紅31軍第91師師長等職務。到達陜北后，徐深吉又參加了山城堡戰役，建設與鞏固了陜北根據地。

抗日戰爭全面爆發后，在兩黨第二次合作的背景下，陜北的紅軍主力改編為八路軍，此后徐深吉進入八路軍129師，擔任了386旅771團團長。在這之后，徐深吉迅速率部奔赴抗日前線，參加了長生口、神頭嶺、響堂鋪以及晉東南根據地的反“九路圍攻”，立下赫赫戰功。

1938年之后，徐深吉擔任了129師獨立旅旅長、新編4旅旅長等職務，率部前往冀南根據地，參加了創建冀南抗日根據地的戰斗，并多次粉碎日本侵略者對根據地的“掃蕩”與“清鄉”計劃，發展與壯大了根據地。

1941年1月，皖南事變之前，徐深吉奉命南下支援新四軍，皖南事變后，他停止南下，留在魯西一帶開展工作，參加了冀南根據地的秋季反“掃蕩”，不久后，徐深吉被調到太行軍區，后又擔任了抗日軍政大學第六分校校長等職務。

解放戰爭時期，徐深吉擔任了冀南軍區司令員等職務，因為常年勞累工作，他于1948年積勞成疾，此后徐深吉以治病休養為主。1954年，徐深吉擔任了華北軍區副參謀長，1955年，他被授予中將軍銜，成為開國中將。

也是授銜的這一年，徐深吉被調到空軍，擔任了空軍副司令員，主管空軍的后勤工作。期間，徐深吉兢兢業業，以積極飽滿的熱情投身祖國空軍的后勤事業建設，在保障戰備訓練等方面傾注了大量心血，促進了空軍的發展壯大。

1967年，徐深吉受到沖擊，并被“打倒”。在這之后，徐深吉受迫害長達6年。那段時期，徐深吉堅持真理，實事求是，與造反派進行了堅決的斗爭，始終保持著一個黨員的錚錚鐵骨與革命樂觀主義精神。

在受迫害后6年，也就是1973年，徐深吉重新復出，擔任了北京軍區副司令員，此后他又擔任了北京軍區顧問等職務。任職期間，徐深吉積極投身我軍的正規化與現代化建設，孜孜不倦地工作著。1986年，徐深吉離職休養，晚年他主要生活在北京，于2000年因病去世，享年90歲。