殷仲堪，陳郡人氏。祖父殷融，做過太常、吏部尚書。父殷師，為驃騎諮議參軍、晉陵太守，封爵為沙陽男。殷仲堪能清談，擅長寫文章，常說三日不讀《道德論》，就覺得舌根僵硬。其談論義理與韓康伯齊名，雅士們都喜愛羨慕他。
殷仲堪補任佐著作郎。冠軍將軍謝玄鎮守京口，請他來擔任參軍。朝廷拜為尚書郎，不就職。謝玄任命他為長史，十分信任器重他。殷仲堪寫信給謝玄說：
胡人石勒的後趙滅亡以後，中原子女被賣到江東的不可勝數，骨肉四處分散，終年受荼毒之苦，怨苦之氣，大傷調和，確實是喪亂時期常見之事，但足以引起警戒，這不是皇恩廣施養育蒼生之意！當代王公大人慷慨激昂經略亂世，志在拯救蒼生於水火，但治國之事竟至於此，實可歎息！願將軍弘揚道德，明辨是非，以仁慈憐憫之心愛民，制定法規禁止強暴，使足踏晉土者無憂傷之心，窮困之民莫不浸染皇天恩澤，仁義與武力並行，德心與功業俱盛，這就是人們對明德之人的期望啊。
近來聽說官僚大戶擄掠人口，其中多是採摘野生禾稻的饑民，年壯者想救活兒女，年少者志在奉養親人，出外採食者一心想將筐中所得送回家門，居家者吁嗟歎息盼望行人歸來。卻不料慘遭囚禁，以致與親人生離死別，其悲傷之情，甚為可歎。從前孟孫打獵擒獲了一隻小鹿，讓秦西將小鹿帶回家，母鹿跟隨其後哀鳴不止，秦西於心不忍而釋放了小鹿，孟孫赦免秦西的罪過並且讓他做自己兒子的師傅。禽獸尚且不可分離，何況人呢！飛號鳥，是兇惡之鳥，吃桑葚，還能回報主人以美妙動聽之音。雖說戎狄是不開化之人，但怎能沒有感情呢！如果以實際行動感召他們，是不難感化他們的。這樣做必將使邊界無貪小利之人，無以強凌弱之事，大德之音一經傳播，定會聲震沙漠，西北苻氏、慕容氏二寇之黨羽，聞風歸降，何愁朝廷大軍不能渡過黃河，進入函谷關呢！
謝玄深為贊同殷仲堪的政見。
殷仲堪兼任晉陵太守，在郡裡禁止生子不養，久喪不葬，拘留逃亡者的父母作人質，勒令亡叛者返回，所制定的教令頗有道理。殷仲堪之父患病多年，殷仲堪寢睡衣不解帶，親自學習醫術，研究其精妙，手上沾有藥物去擦眼淚，因此弄瞎了一隻眼睛。居喪期間哀痛過度而大傷身體，以孝聞名。服喪期滿，晉孝武帝召為太子中庶子，彼此十分親密。殷仲堪的父親曾患有聽力過敏之病，聽床底下螞蟻爬動之聲，說是黃牛相鬥。孝武帝早有所聞而不知此人為誰。至此時，孝武帝隨意問殷仲堪道：「患此怪病者是何人？」殷仲堪流涕而起道：「臣面對此問不知如何回答。」孝武帝面有愧色。殷仲堪兼任黃門侍郎，孝武帝越加寵愛信任他。孝武帝曾將自己寫的詩拿給殷仲堪看，並說道：「不要以你的高才而譏笑我的不才。」孝武帝以為會稽王司馬道子不是輔佐社稷之臣，因而決定提拔自己所寵信的人以拱衛朝廷，便任命殷仲堪為都督荊益寧三州軍事、振威將軍、荊州刺史、假節，鎮守江陵。殷仲堪將要赴任，孝武帝又下詔說：「卿離開京師許久不能相見，使人不覺心酸。常說卿永為朝廷之寶，而忽然變成荊楚之珍，實在讓人遺憾慨歎！」孝武帝就是如此寵信親近殷仲堪。
殷仲堪雖有美好的聲譽，但議論者並不認為他能勝任朝廷重托。既已接受朝廷任命，身負鎮守上流之重責，朝野注目，認為殷仲堪將有不同尋常的政績。及至殷仲堪上任，並未進行大規模整頓，卻施行小恩小惠，無論夷人還是中原之人都樂意歸附他。在此之前，殷仲堪曾遊覽於長江之濱，見有棺材漂流水上，便上前截住埋葬土中。十天之間，門前大水溝忽然隆起為高地。這一天夜裡，有一人來拜訪殷仲堪，自稱徐伯玄，說：「感謝足下的恩惠，無以報答。」殷仲堪藉機問道：「門前出現高地是何兆頭？」答道：「水中有高地，其名稱作洲，足下將做一州之長。」說罷便消失了。至此，殷仲堪果然統轄荊州。桂陽人黃欽生之父已死很久，黃欽生欺騙外人穿上喪服，聲言迎歸父喪。府曹先依照法令判黃欽生詐言父母死亡該當斬首示眾，殷仲堪卻說：「律令規定詐言父母死亡而服喪者依照毆詈法斬首棄屍。推究這一法令的原旨，應該是父母都活著卻硬說死亡，從情理上講實為違亂叛逆之事，不可容忍，因此當與毆詈之類同罪，處以死刑以正國法。現在黃欽生的父親確實已死，墳墓在故鄉，事過多年相隔久遠，才行騙迎辦喪事，因此做了荒謬不法之事。這與父在而言亡相比，就相差很遠了。」於是赦免了黃欽生的死罪。又因禮律不許異姓之人互相收養，因而規定無子女的人將親族子弟過繼立嗣，只允許一人主持祭祀香火，不准轉移戶籍以逃避勞役。佐史們都佩服殷仲堪的處理。
其時朝廷徵召益州刺史郭銓，犍為太守卞苞就此勸郭銓率全蜀之眾反叛，殷仲堪斬殺卞苞等人並報告朝廷。朝廷以殷仲堪未能在事先察覺，降其軍中職號為鷹揚將軍。尚書省下達命令以益州所統轄的梁州三郡一千人輪流戍守漢中，益州不肯接受差遣。殷仲堪便上書朝廷說：
控制險要地勢鎮守藩國，應當因地制宜，劍閣之險要，實為蜀地的關鍵。巴西、梓潼、宕渠三郡離漢中遼遠，處在劍閣之內，其成敗得失與蜀地同為一體，而統歸梁州管轄，大概因為中國定鼎於中原之初，憂慮蜀地拖延統一，所以將險絕之地從蜀分出，以開闢軍隊行進之路。自京都南遷江東，在岷山邛水一帶設防戍守，其地理的遠近國防的緩急，大異於從前。所以大司馬桓溫平定成漢李勢之後，就將此三郡劃歸益州統轄，意在加強上流險阻之勢以守邊關。事情經過精心籌劃，幾十年來一直保持不變。梁州以益州管轄三郡過於遙遠，而請求歸還，竟忘記了王侯將帥於險要設防的大義，違背以地勢內外而治理的實際情況，只知叫嚷人力匱乏寡弱，故作哀苦之言。現在蜀地安定太平，..隴一帶亦歸順朝廷，關中賊黨餘孽，自相殘害，梁州上書朝廷求還三郡，益州又強調三郡已有歸屬，互相牽制扯皮，不知聽從哪一方。致使巴西、宕渠二郡為蠻獠所佔領，城邑空蕩，人民流亡，肥沃的土地險要的關隘皆為蠻獠所有。現在從長遠考慮，應該盡力保全險塞。又因蠻獠強盛，我方兵力不足，如果處置不當，號令不一，那麼劍閣難以保全，蠻獠丑類更加難以控制。這是捍衛長江上游的至要關鍵。
過去三郡完整無缺，按規定可派文武官吏三百人，以協助梁州。現在人口土地被蠻獠俘虜佔領，剩下的不到十分之二，加上百姓到處求食分散零落，物資給養無法保證，如果遵從命令三郡交梁州統管，只怕公私疲憊，無法承受，而劍閣的守衛就連打更的人也派不出來；號令指揮不統一於益州，使益州空有統監三郡之名，而無控制之權，這恐怕不是劃分職務的本旨，治理國家的長策。臣以為現在可為梁州增加文武官吏五百人，與以前的合起來共一千五百人，除此之外，一概沿襲舊例。假設梁州遇有緊急情況，蜀地之兵應當全力相救。
疏表上奏到朝廷，朝廷准許了殷仲堪的要求。
桓玄在南郡，著文論商山四皓出現在漢朝宮廷裡，孝惠帝才得以戰勝趙王如意而繼承皇位。而孝惠帝柔弱不剛，呂後凶狠忌刻，這幾位高人賢士，出山接觸塵世，想要匡救時弊。兩家雙方，各有其黨羽，奪取一方的繼承權給予另一方，其仇恨鬥爭必然要發生。如果不懂得一般人的願望，四位高人賢士怎能逃脫其災禍？布衣素食，隱居山林以保養終生者，哪像如此呢！桓玄將此文送給殷仲堪看。殷仲堪便答覆他說：
隱藏山林或者顯露自己，說話議政或者沉默不語，這都不是賢達之士的本意，大概只是因為他們所遭遇的時世不同，因而所選擇的道路也必然不一樣。天道事理無所偏斜而天下因此獲得安定，仁者之心不能不有所感動。像此四位高人賢士，隱居山林潔心養志，德高天下，秦朝法令雖酷嚴，但他們遊歷四方無所畏懼，漢高祖雖為英雄霸主，請他們出山而他們置之不理，只因某一事理感動他們，便翻然應召，侍孝惠帝同賓客之禮，談論不涉及是非大事，孝惠帝的皇位就因他們而獲得鞏固，這種恩德實在無法報答，趙王如意因他們而不改諸侯之位，也找不到理由去仇視他們。而且皇位之爭一旦滋生，主者為劉、呂二姓，則百姓容易產生叛變之心；天子更換過快，則人人都自以為自己是聖賢可統治天下。況且漢朝是靠武力建立起來的，人們不懂道義，抑制奸邪小人為虐作惡，只適合以嫡系子孫繼承皇位。天下國家，是珍貴的寶器，如果朝政恐怖動盪，則滄海橫流勢不可止。推究這些人所以奮力救世，難道只是為一個人的興廢嗎？他們的行動可以使仁義暢行於世，這與那些屈節貪生、委質於賊、不分榮辱的人，品德事跡相差甚遠，道理與形勢皆不相同，你為什麼要懷疑他們呢？
你又認為呂家兄弟勢力強盛，幾乎危及劉氏天下，趙王如意如果立為天子，肯定無此災禍。要知道禍福同門，相互依存相互轉化，萬般複雜，是很難判斷的。當時天下初定，權力由天子控制，漢高祖分封劉氏子弟為藩王，天下穩固如山，為社稷深謀遠慮之臣，比比皆是，豈是細小卑微的呂祿、呂產所能顛覆奪取得了的？這或許是在四位高人預料之中，在今天也無法辯駁，只是探尋古代賢人之心，應該看重其遠大的志向與高尚的情操。正本清源維護正道者，雖然不能保證沒有危險，但其危險容易控制。如果開啟爭逐之路，雖然未必不安定，但其安定難保長久。這是治理國家極其重要的道理，也是古今賢人哲士所共同痛惜的事。桓玄為殷仲堪的論理所折服。
殷仲堪自從做荊州刺史以來，荊州連年遭受水旱之災，百姓饑荒，殷仲堪吃飯通常可達五碗，盤子裡無剩餘的菜餚，飯粒掉到席上，就拾起來吃下，這雖然是意在為人表率，但也是因為其性情坦率所致。常告誡子侄們說：「人們見我受命任州郡長官，認為我將拋棄往日的作風，現在我保持原貌不變。貧困是士人的常情，怎能登上樹枝而損毀樹根呢？你們千萬不要忘本！」後來蜀地洪水滾滾而來，沖毀江陵數千戶人家。因江岸堤壩防洪不嚴，又被朝廷降號為寧遠將軍。晉安帝即位後，晉號為冠軍將軍，殷仲堪堅決辭謝不受。
當初，桓玄準備響應王恭，就勸說殷仲堪，推舉王恭為盟主，共同興兵清除君側，建立齊桓公、晉文公那樣的功勳，殷仲堪贊同這一舉動。但他又認為王恭在京口，距離京都不足二百里，從荊州遠道聯合起兵，勢必無法聯合，便假意答應王恭，而實則不願揮兵東下。聽說王恭已經誅殺王國寶等人，才上表朝廷興兵舉義，派龍驤將軍楊全期進駐巴陵。會稽王司馬道子送信勸止進兵，殷仲堪便返回原地。
當初，桓玄拋棄官職回到封地，殷仲堪懼怕其才幹門第，因而與他深相結交。桓玄也想借助殷仲堪的兵力權勢，欺騙他使他高興。誅殺王國寶之舉，殷仲堪接受了桓玄的勸導，便外聯絡雍州刺史郗恢，內邀請堂兄南蠻校尉殷豈頁、南郡相江績等人同興義兵。郗恢、殷豈頁、江績都不贊同這一行動，殷仲堪便以楊全期代替江績的職務，殷豈頁自行離職。
適逢王恭又同豫州刺史庾楷興兵討伐江州刺史王愉及譙王司馬尚之等，殷仲堪便集眾商議，認為朝廷去年誅殺王國寶後，王恭聲威名望已大顯天下，今日王恭再次舉兵，其勢將攻無不克。而我去年緩兵不進，已失信於王恭，現在可以整頓軍隊及早出征，參加王恭建功稱霸的行列。於是命令楊全期率水師五千人為前鋒，桓玄率部隨其後，殷仲堪自率主力二萬，相繼東下，楊全期、桓玄進至湓口，王愉逃向臨川，桓玄派偏師追擊並抓獲王愉。楊全期等進至橫江，庾楷兵敗投奔了桓玄，譙王司馬尚之等敗逃，司馬尚之之弟司馬恢之所率領的水軍全軍覆沒。桓玄等進至石頭，殷仲堪進至蕪湖，忽然聽說王恭已死，劉牢之背叛王恭，率北府兵駐紮新亭，桓玄等三軍大驚失色，再也沒有進軍的決心，便回師駐紮在蔡洲。
當時朝廷剛平息王恭、庾楷的起兵，而且無法猜度西方人心，殷仲堪等人擁兵數萬，遍佈京都郊區，朝廷內外擔心其威脅。桓玄的堂兄桓修告訴會稽王司馬道子說：「西方軍隊可以用勸說使之瓦解。我桓修深知其內情。如果以重利許諾楊全期等人，便都會對殷仲堪倒戈相向。」司馬道子採納了這一建議，便任命桓玄為江州刺史，楊全期為雍州刺史，貶殷仲堪為廣州刺史，以桓修為荊州刺史，派殷仲堪的叔父太常殷茂前往軍中宣讀詔書令其退軍。殷仲堪為自己的被貶十分惱怒，認為王恭雖然失敗，憑自己的兵力也足以成事，命令桓玄等人火速進軍。桓玄等人樂意接受朝廷的任命，都想順從朝廷，便猶豫不決。適逢殷仲堪的弟弟殷睶為楊全期屬下司馬，連夜奔告殷仲堪，陳述楊全期等接受朝廷任命，並接受桓修任荊州刺史。殷仲堪惶恐不安，即刻從蕪湖退兵回荊州，同時派人對桓玄等三軍宣示道：「如果不各自散歸州郡，大軍到江陵，當殺掉所有存活的人。」殷仲堪的部將劉系此前率二千人馬屬於楊全期，至此便率部回荊州。桓玄等人大為恐懼，急忙調頭追趕殷仲堪，追至尋陽，趕上了殷仲堪。此時殷仲堪失掉了荊州刺史的職務，想倚仗桓玄為援助，桓玄等人也想憑借殷仲堪的實力，雖然彼此猜疑，但也不能反目為敵。殷仲堪與楊全期以子侄交換做人質，便在尋陽結盟，推舉桓玄為盟主，登壇歃血盟誓，共同拒絕接受詔命，上表朝廷為王恭辯護申冤，請求誅殺劉牢之、譙王司馬尚之等。朝廷十分畏懼，於是晉安帝詔令殷仲堪說：「近來因為將軍盲目依附王恭，使朝野憂心如焚。然而既往之事，不宜掛懷，因此請將軍班師退兵，順從朝廷旨意，改任官職，只是權宜之策。將軍之大義，實感朕心，現在恢復將軍原職，安撫所部，解甲休兵，則內外安寧，所以派太常殷茂宣讀詔書以安將軍之心。」殷仲堪等人皆遵從詔令，各率所部返回州郡。
不久，桓玄將討伐楊全期，先通告殷仲堪說：「今日即將進入沔水剿除楊全期，已屯兵於長江口，如果足下與我無二心，可殺死楊廣；如果不這樣，我將率軍進入長江。」殷仲堪便逮捕了桓玄之兄桓偉，派堂弟殷睶等率水軍七千進至江西口。桓玄派郭銓、苻宏攻擊殷睶，殷睶等人兵敗逃走。桓玄進駐巴陵，住其客舍，食用其軍糧。桓玄又在夏口擊敗楊廣。殷仲堪已失去巴陵積存的軍糧，又加上眾將皆戰敗，因此江陵震恐。城中饑荒嚴重，以胡麻作官糧。殷仲堪火速召引楊全期。楊全期率部奔赴前線，直渡長江攻擊桓玄，為桓玄所敗，逃回襄陽。殷仲堪逃向贊城，為桓玄追兵所俘虜，桓玄逼使他自殺，死於柞溪，侄兒殷道護、參軍羅企生等人全部被殺。殷仲堪從小信奉天師道，又虔心侍奉神靈，不吝惜財物，而不注意廣施仁義，不肯救濟他人之急困，及至桓玄率兵來攻打他，他還勤於禱告求神。但他善於籠絡人心，對於患病者他親自診脈配藥，然而其用計繁瑣細碎，牽制過多，不精於判斷謀略，以至有今日之敗。
其子殷簡之，用喪車將殷仲堪的遺體運到京都，埋葬在丹徒，便居住在墓側守孝。劉裕舉起義旗討伐桓玄，殷簡之率家童門客隨義軍追擊桓玄。桓玄死，殷簡之生吃其肉。討伐桓振之戰，義軍失利，殷簡之陣亡。其弟殷曠之，有其父殷仲堪的風範，官至剡縣令。