宪宗元和初(806)进士擢第，三年(808)，应贤良方正，以优异成绩登才识兼茂科，授秘书省校书郎。宰相裴拍监修国史，奏处厚以本官直史馆，迁右拾遗。后在任左补阙时，曾数次上疏进谏，宪宗称他人忠言切，元和中后期，历任考功员外郎、开州刺史、户部郎中，知制诰。
元和十五年(820)正月，宪宗卒，穆宗立。穆宗看中处厚的学问，召入翰林，充侍讲学士，改任中书舍人。三月，他和路随【注：《新唐书》为“隋”】在“太液亭”向穆宗讲授《毛诗·关睢》、《尚书·洪范》等篇，受赐绯鱼袋。穆宗皇帝年轻荒唐，不理朝政，贪图游猎和酒色。韦处厚忠于皇家，见此心中颇忧。长庆二年四月(822)，他与路随合作，将《易》、《书》、《诗》、《礼》、《春秋》、《孝经》中的精粹部分择编为《六经法言)20篇，送给穆宗阅读，期望皇帝能自珍自勉。穆宗赐其金紫。当年闰十月，加权知兵部侍郎。当时正在修撰的《宪宗实录》未完成，穆宗诏命处厚和路随兼充史馆修撰，撰写《宪宗实录》。
长庆四年(824)元月，穆宗因病而卒，长子李谌继位，是为敬宗。宰相李逢吉专断朝政，乘机诬陷政敌户部侍郎李绅曾反对拥立敬宗。年仅16岁的李谌不明真相，李绅面临死罪，满朝文武官员无人敢言。韦处厚与李绅为同年进士，上疏为李绅辩冤。他说，李绅是前朝重臣，即使有过失，也应让他有改过的机会。况且无过无罪，是受李逢吉朋党的诬陷。他又说：“《诗》云：‘谗言罔极，交乱四国。’自古帝王，未有远君子、近小人而致太平者。”他又举德宗建中年间的旧事说，杨炎为替元载报仇而陷害刘晏，卢□（□=木+巳）上台又诬陷杨炎，使朝政大乱，皇帝应引以为戒。敬宗听了，有所省悟，将李绅免死，贬为端州司马。擢韦处厚为兵部侍郎。
敬宗皇帝年轻贪玩，一月之中仅上朝三四次。韦处厚忧虑国事，因进谏说：“臣在前朝身为谏官，没有冒死劝谏先帝(指穆宗)，致使先帝好畋及色早亡，臣当死罪。然所以不死，是因为陛下你时在春宫，年已15岁。今皇太子仅一岁，我不能不冒死进谏。”敬宗明白处厚的苦心好意，赐其锦、银器等，以示纳谏。又以处厚为翰林承旨。
宝历二年十二月(827)，敬宗被神策军官佐刘克明等人杀害。刘克明等拥立宪宗之子、绛王李悟掌国事。内枢密使王守澄、禁军中尉梁守谦等又杀绛王，拥立穆宗子、江王李昂继位。李昂当时犹豫，韦处厚进谏说：“《春秋》之法，大义灭亲，内恶必书，以明逆顺；正名讨罪，于义何嫌?安可依违，有所避讳!”【注：《旧唐书·韦处厚传》】李昂采纳处厚之言。立即下诏即位，是为文宗，命韦处厚主持登基礼仪，发布诏令，处厚以佐命之功，拜为中书侍郎、同中书门下平章事，监修国史，加银青光禄大夫，晋爵灵昌郡公。史书称“处厚在相位，务在济时，不为身计。中外补授，咸得其宜”。【注：《旧唐书·韦处厚传》】
文宗皇帝虽然亲理朝政，但容易轻信，朝令夕改。韦处厚进谏，劝文宗慎重行事，勿轻信辄改，并推荐裴度、窦易直等大臣。他在朝立身正直，官员不敢私谒。他急于用才，往往弃瑕录用。大和二年(828)十二月，因急病而卒，时年56岁，赠司空。生前撰就《德宗实录》，又撰关于理财治国著作《大和国计》20卷。所撰之《宪宗实录》未及成书而卒。