Ο πατέρας του Σέργιος εξορίστηκε κατά τη δεύτερη περίοδο της Εικονομαχίας ως εικονολάτρης και πέθανε στην εξορία. Ήταν συγγενής του Πατριάρχη Ταρασίου, το όνομα του οποίου έφερε και ο αδελφός του Φωτίου, στον οποίο αφιέρωσε αυτός την Μυριόβιβλο.
Χάρη στην ευρύτατη πολυμάθειά του διέπρεψε από τη νεαρή του ηλικία στα διοικητικά αξιώματα, γι’ αυτό, όταν το 858 καθαιρέθηκε βίαια ο πατριάρχης Ιγνάτιος από τον πατριαρχικό θρόνο, ανήλθε σ’ αυτόν. Οι οπαδοί όμως του Ιγνατίου, γνωστοί ως «Ιγνατιανοί» συγκεντρώθηκαν στον ναό της Αγίας Ειρήνης, αφόρισαν τον άγιο και ανακήρυξαν πατριάρχη εκ νέου τον Ιγνάτιο.
Ο Μέγας Φώτιος συγκάλεσε Σύνοδο, στην οποία ζήτησε να παρίστανται και αντιπρόσωποι του πάπα Νικολάου, στο ναό των Αγ. Αποστόλων. Το αίτημά του έγινε δεκτό από τον πάπα Νικόλαο Α΄ υπό τον όρο ότι θα επικύρωνε την ενθρόνιση του Φωτίου, αν του αποδίδονταν η δικαιοδοσία στις ελληνικές χώρες και τα κτήματα της Καλαβρίας, όλα δηλαδή όσα είχαν αφαιρεθεί από τους πάπες από τον Λέοντα Γ΄.
Η Σύνοδος στην οποία συμμετείχαν 348 επίσκοποι, υπό την προεδρία των δύο επισκόπων- τοποτηρητών του πάπα καταδίκασε ως αντικανονικές τις ενέργειες των «Ιγνατιανών». Ο Ιγνάτιος προσήχθη, αρνήθηκε και πάλι να παραιτηθεί, δικάστηκε, καταδικάστηκε και καθαιρέθηκε.
Ο πάπας ενημερώθηκε για τις αποφάσεις της συνόδου από τους τοποτηρητές του, αλλά με επιστολή του κατέκρινε την ενθρόνιση του Φωτίου, καθώς λίγες μέρες πριν ήταν λαϊκός. Ο Φώτιος στην επιστολή του απάντησε αρχικά στην κατηγορία ότι από λαϊκός έγινε πατριάρχης, λέγοντας ότι δεν ήταν χωρίς προηγούμενο ούτε ήταν αντίθετο με τους κανόνες της Εκκλησίας της Κωνσταντινούπολης, δεδομένου ότι από λαϊκοί έγιναν πατριάρχες και οι Νικηφόρος και Ταράσιος.
Τον Αύγουστο της ίδιας χρονιάς σεισμοί συντάραξαν την Κωνσταντινούπολη επί σαράντα μέρες. Ο λαός τους απέδωσε στην θεία οργή για τον διωγμό του Ιγνάτιου, τον οποίο οι φίλοι του είχαν κατορθώσει να φυγαδεύσουν. Τον Απρίλιο του 863 ο πάπας συγκάλεσε σύνοδο στη Ρώμη καθήρεσε και αναθεμάτισε τους τοποτηρητές του, επειδή συμμετείχαν σε ληστρική σύνοδο και χειροτόνησαν σε όλους τους βαθμούς τον Φώτιο, τον ίδιο τον Φώτιο ως αίτιο σκανδάλων, όλους αυτούς που χειροτονήθηκαν από τον Φώτιο, τον αυτοκράτορα και όλο το κράτος.
Ο Μέγας Φώτιος επέδειξε εξ’ αρχής μεγάλο ιεραποστολικό ζήλο για τον εκχριστιανισμό των Βουλγάρων. Αλλά και επί αυτού του θέματος προέκυψε διαμάχη μεταξύ Ανατολικής και Δυτικής Εκκλησίας, καθώς ο ηγεμόνας τους Βόγορις, ο οποίος βαπτίστηκε με ανάδοχο τον αυτοκράτορα Μιχαήλ, προσήγγισε τον πάπα επικαλούμενος δογματικές απορίες. Ο πάπας προσπαθούσε ν’ αποσπάσει την Βουλγαρία από την Εκκλησία της Κωνσταντινούπολης.
Ο Φώτιος έπεισε τον αυτοκράτορα Μιχαήλ Γ΄ ν’ αναγνωρίσει τον αυτοκρατορικό τίτλο του Λουδοβίκου Β΄, εγγονού του Καρλομάγνου, για να τον αποσπάσει από την συμμαχία του με τον πάπα, και συγκάλεσε σύνοδο των Εκκλησιών της Ανατολής τον Αύγουστο του 867, στην οποία κατηγόρησε τον πάπα για εκκλησιαστική επέμβαση στη Βουλγαρία, καθώς και για το γεγονός ότι είχε αποδεχθεί ότι το Άγιο Πνεύμα εκπορεύεται και εκ του Υιού (Filioque).
Η σύνοδος καθήρεσε και αναθεμάτισε τον πάπα Νικόλαο και απέκλεισε τις κυριαρχικές επεμβάσεις του πάπα στην Ανατολική Εκκλησία. Τον Σεπτέμβριο του 867 ο Βασίλειος δολοφόνησε τον Μιχαήλ Γ΄και έγινε αυτοκράτορας. Προκειμένου να ασκήσει απερίσπαστος την διακυβέρνηση του κράτους και δεδομένου ότι οι Ιγνατιανοί αποτελούσαν την πλειονότητα και ήταν προστατευόμενοι και σύμμαχοι του πάπα, καθαίρεσε τον Φώτιο και επανέφερε στον πατριαρχικό θρόνο τον Ιγνάτιο.
Ο Φώτιος εξορίστηκε στην μονή της Σκέπης στον Βόσπορο. Σε σύνοδο που συγκροτήθηκε τον Οκτώβριο του 869 προσήχθη αλλά δεν αναγνώρισε την δικαιοδοσία της και αρνήθηκε να απολογηθεί. Καταδικάστηκε και αναθεματίστηκε μαζί με τους οπαδούς του επισκόπους.
Ο Φώτιος παρέμεινε ήσυχος όσο κράτησε η εξορία του παρ’ όλο που οι οπαδοί του είχαν συγκροτήσει εκκλησίαν εν εκκλησία με χωριστή ιεραρχία, ιεροτελεστίες και πιστούς. Στα τέλη του 876 ανακλήθηκε από την εξορία και του ανατέθηκε η ανατροφή των τεσσάρων γιων του Βασιλείου, ο οποίος σε όλο το διάστημα της εξορίας δεν έπαυσε να τον τιμά και να τον βοηθά.Το 877 ο Ιγνάτιος πέθανε και σε τρεις μέρες ο Φώτιος ανέβηκε και πάλι στον πατριαρχικό θρόνο. Ανήγγειλε την επάνοδό του στον πάπα Ιωάννη Η΄ και του ζήτησε να στείλει εκπροσώπους του στην Κωνσταντινούπολη για να συμμετάσχουν σε σύνοδο που θα την επικύρωνε.
Ο πάπας αναγνώρισε την ενθρόνισή του με τις απαντητικές του επιστολές και έστειλε εκπροσώπους. Στη σύνοδο παρέστησαν όλοι οι πατριάρχες των Εκκλησιών της Ανατολής, οι τοποτηρητές του πάπα και 360 αρχιερείς, προήδρευε δε ο ίδιος ο Φώτιος. Επικυρώθηκε η εκλογή του και απαγορεύτηκε ρητά κάθε προσθήκη στο Σύμβολο της Πίστεως, δηλ. το Filioque. Ο πάπας επικύρωσε τις αποφάσεις της συνόδου, αλλά στα τέλη του 880 αναθεμάτισε τον Φώτιο, ισχυριζόμενος ότι η βυζαντινή διπλωματία είχε και πάλι εξαπατήσει τους τοποτηρητές του.
Υποστηρίζεται πάντως ότι ο αναθεματισμός δεν απαγγέλθηκε από τον Ιωάννη Η΄ αλλά από τον διάδοχό του Μαρίνο Α΄ και ότι αποδόθηκε στον Ιωάννη για να μη φανεί ότι υπήρξε πάπας που αναγνώρισε οριστικά τον Φώτιο. Όταν ο Βασίλειος Α’ πέθανε το 886, τον διαδέχτηκε ο γιος του Λέων ΣΤ’.
Ένα από τα μέτρα του νέου αυτοκράτορα για να εδραιωθεί πολιτικά περιστοιχιζόμενος από πρόσωπα της εμπιστοσύνης του ήταν και η εκ νέου απομάκρυνση του δασκάλου του Φωτίου από τον πατριαρχικό θρόνο. Στη θέση του τοποθετήθηκε ο ανήλικος αδελφός του αυτοκράτορα Στέφανος. Ο Φώτιος εξορίστηκε, πιθανόν σε μονή της Αρμενίας, και τα ίχνη του χάνονται. Πιθανολογείται ότι απεβίωσε την 6 Φεβρουαρίου του 893.