程颢出生于一个仕宦世家，于二十五岁中进士，初任地方官，颇有政绩。宋神宗熙宁（1068-1077）初，被荐为太子中允、权监察御史里行。当时，王安石正开始实行变法，程颢因与王安石政见相左，上疏批评“新法”，被出为外任，历签书镇宁军判官、知扶沟县等职，但主要时间与其弟程颐在洛阳聚徒讲学。神宗死，哲宗继位，以司马光为代表的“旧党”执政，程颢被召为宗正丞，未行，以疾终。
程颢青少年时代就学于周敦颐，周敦颐让他寻找“孔颜乐处”，即追求一种摆脱世俗名利，一生求“道”的境界。他所追求的“道”就是儒家的“道”，认为“孟子没而圣学不传，以兴起斯文为己任”（《二程粹语》）。程颐在追述其兄事迹时说：“先生（指程颢）为学，自十五六时，闻汝南周茂叔（周敦颐）论道，遂厌科兴老祖宗业，慨然有求道之志，未知其要，泛滥于诸家，出入老、释者几十年，返求六经而后得之。”（《河南程氏文集》卷十一《明道先生行状》）这说明程颢的思想发展和其他理学家一样，受到佛、道学说的一定影响，再加到儒学。
程颢与程颐一起，创立了“天理”学说。程颢曾说过：“吾学虽有所受，‘天理’二字却是自家体贴出来。” （《河南程氏外书》卷十二）“理”因此成为二程哲学的核心，宋明理学也就从此得名。二程兄弟所谓的“理”，既是指自然的普遍法则，也是指人类社会的当然原则，它适用于自然、社会和一切具体事物。这就把儒家传统的“天人合一”思想，用“天人一理”的形式表达了出来，中国上古哲学中“天”所具有的本体地位，现在开始用“理”来代替了，这是二程对中国哲学的一大贡献。
在程颢的哲学中，对孔子的“仁”学有新的发展。他认为，“大抵尽仁道，即是圣人” （《河南程氏遗书》卷十八）。又说：“学者须知识仁，仁者浑然与物同体，义、礼、知、信皆仁也。” （《河南程氏遗书》卷二上）他把先秦儒家“仁学”所强调的爱人、博施济众、克己复礼等，进一步发展成为与“万物为一体”的境界，认为前者还只是仁的“用”（表现），后者才是仁的“体”（根本）。这一思想与张载的“民胞物与”思想有相通之处。
在修养方法方面，程颢提出了“定性”的理论。所谓“定性”实际就“定心”，即如何使人做到内心的安宁与平静。他认为，要使内心平静，不受来自外部事物的干扰，就应该虽接触事物，却不执著、留恋于任何事物，“内外两忘”，超越自我。（参见《河南程氏文集》卷二《答横渠张子厚先生书》）这一“定性”的理论，是程颢发挥了孟子的“不动心”思想，也吸取了佛、道二教的心理修养经验后而成的。
程颢和程颐的思想，人们一般统称为二程之学，实际上两人的思想还是有一定的区别。程颢比程颐更注重个人内心的体验。有的学者认为，程颢的思想是后来陆九渊“心学”的源头，程颐的思想则后来朱熹“理学”的源头。
程颢一生没有专门的学术著作，他的讲学语录及一些书信，诗文，被后人与程颐的著作合编在一起而为《二程全书》，今有校勘标点本的《二程集》。