赵俨出生于东汉灵帝建宁年间。自小熟读经史，养成了敏锐的观察分析能力和精明练达的处世哲学。年届弱冠，就称誉乡里。与阳翟辛毗，许下陈群，定陵杜袭并称颍川四大名士。当时的各路群雄，为了壮大自己的力量，竞相招揽天下英才，而这些贤达学士，为展示自己的雄才大略，实现安邦定国的夙愿，也以谨慎的态度来抉择自己满意的投靠对象。赵俨看到当时各路军阀混战不休，一时找不到自己可以投靠的对象，为避战乱，举家迁到荆州。在此结识了客居在那里的杜袭和同乡繁钦，三人一见如故，成为莫逆之交。当时割据荆州的刘表，素闻赵俨、杜袭、繁钦之名，刻意对他们进行笼络，并以贵宾之礼对待他们三人，多次请他们入仕。赵俨通过观察，认为刘表目光短浅，虽然显赫一时，但终难成就大事，坚辞不就，同时劝说在刘表面前炫耀文才的繁钦远离刘表，以免抱憾终生。公元196年(建安元年)，曹操迎汉献帝于许昌，并接受枣祗的建议实施屯田制以后，赵俨就对繁钦说：“曹镇东(曹操当时为镇东大将军)应时顺世，必能匡济华夏，我知道我的去处了。”于是就同杜袭、繁钦等人一起举家北还。
公元197年(建安二年)，赵俨二十七岁，带着老弱家小投奔曹操，曹操上表汉献帝，任命赵俨为朗陵(今河南确山南)长。在朗陵，县内有许多强横狡诈不守法纪之徒，为非作歹，猖獗一时。赵俨就把歹徒头目抓起来关进监狱，立案审查后，定为死罪。赵俨又上表郡守，请求把这些人都放了，以此恩威并著。公元200年(建安五年)，曹操同袁绍在官渡(今河南中牟附近)，展开了一场大决战。袁绍拥有河北的青、冀、幽、并四州，精兵十余万;而曹操仅有兖豫二州，军队只有三万。双方力量对比悬殊很大，袁绍又派使者引诱招降豫州各郡，各郡大都听从他的调遣。只有阳安郡不为所动，但都尉李通又急于向老百姓征收税款。赵俨面见李通说：“今天下动荡不安，各郡先后反叛，有心归附朝廷的地方再征收户税绵绢，恐怕会引起民怨。况且远近都有忧患，这些都不能忽视呀。”李通说：“袁绍和大将军曹操相持不下，军情紧急，左右郡县又纷纷背叛。假如我们再不征收户税绵绢运往朝廷，那些爱探听消息的人一定会说我们是见风使舵，别有企图。”赵俨说：“事情也正如您考虑的那样，然而还是应当权衡利弊，暂缓征税，我愿帮您解决这个难题。”于是就给荀彧去信说：“现在阳安郡应该把征收的绵绢送往朝廷，但是道艰路险，必招致敌寇的袭扰，眼下百姓穷困，周围邻近的郡县一同反叛，我们阳安郡也面临倾覆，易如反掌。这可是关系一方安危存亡的紧要关头啊。况且本郡百姓执守忠节，虽处险境依然不生二心，对微小的善事也一定要有所奖赏，那么心怀忠心的人就会再接再厉，肝脑涂地。善于治理国家的人，一定要藏富于民安抚于民。我们觉得朝廷应该怜惜抚慰本郡的百姓，将已经收的绵绢全部退还给他们。”荀彧答说：“我即刻将此事上报曹公，公文下发你郡。将绵绢全数退还百姓。”阳安郡的吏民听到这个消息，上上下下，欢天喜地，人心安定，更是执守忠节。以后赵俨入朝任司空掾属主簿。而后赵俨又协助李通率领阳安军民，平息了流窜于淮河与汝河之间的流寇，使阳安成为屏护许昌的坚固堡垒，免去了曹操同袁绍决战的后顾之忧。
当时张辽、乐进和于禁分别屯驻于长社、阳翟和颍阴，他们彼此之间由于功高位显而不服气，经常为一些琐碎之事发生争吵，以至于发生严重的摩擦，影响了军队内部的团结。曹操就任命赵俨为参军，参与张辽、乐进、于禁三军军事。赵俨运用规劝、疏导的方法消除化解矛盾，解决问题，终于使三位大将消除积怨，保证了军队的团结。因赵俨治军有方，从此经常被任命为都督护军，统率协调曹操的高级将领出外征伐。公元208年(建安十三年)，曹操征讨荆州，派赵俨兼任章陵太守，并提升他为都督护军，监领于禁、张辽、张郃、朱灵、李典、路招、冯楷七路人马。后又担任丞相主簿，调任扶风太守。公元211年(建安十六年)，曹操击破关中十一路联军后，把原来在韩遂、马超手下当兵的五千多人，交给平难将军殷署等人统领，任命赵俨为关中护军，统率各军。其间羌兵多有侵扰，赵俨率殷署等一直追到新平，大破羌人。有个被招募来屯田的外地农民吕并自称将军，聚集党羽抢占了陈仓，赵俨又率领殷署等对他们发起进攻，贼寇被消灭了。当时朝廷下书传令给赵俨，命他派一千二百名士兵前往汉中协助驻守，赵俨便让殷署负责监督护送。被选中的士兵不忍和自己的妻子老小分离，个个愁容满面。殷署带兵出发刚走了一天，赵俨担心士兵有变，就亲自追到斜谷口，挨个慰劳士兵，又再三叮嘱告诫殷署，然后才返回，借宿雍州刺史张既的家里。殷署带兵又往前走了四十里，士兵果然叛乱，殷署一时间也不知去向，吉凶未卜。而跟随赵俨一起来的一百五十名步兵、骑兵，又都和叛乱士兵同在一个军营里共过事，有的还是姻亲。得知消息后，个个惊慌失措，披上铠甲，拿起兵器，一时间乱哄哄的。赵俨打算追上去平定叛乱，但张既等认为：“如今本营士兵也不安稳，你一个人去无济于事，还是探听一下消息再说。”赵俨说：“我虽然也怀疑本营的士兵和叛乱者同谋，一听说出发的士兵叛乱，也会跟着叛乱。可还有些士兵不愿叛乱却又举棋不定，应该趁他们犹豫之时，赶快去安抚。况且作为主帅，既然不能平定叛乱，就是身受祸难，也是命该如此呀!”于是毅然前往。走了三十里后，赵俨让士兵放马休息，然后招集所有随从，向他们论说成败，晓以利害，诚恳地安慰鼓励他们。士兵们异口同声、慷慨激昂地说：“生死都愿跟随护军，决无二心!”赵俨带兵继续前进，来到先行的各营，让主将各自召集检束部属，将聚集叛乱的八百余人，分散在原野里，只把其中带头闹事者抓起来治罪，其余一概不问。各郡县听到这个消息，也把收容的逃兵给放了，于是这些人也都相继回营归降。赵俨向朝廷密告：“速请派大将前来我营，再请派朝廷旧兵镇守关中。”曹操接到报告，派将军刘柱带领二千人前来支援赵俨，等他们一到营地就把原来的士兵发往汉中。不料走漏了消息，各营士兵胆颤心惊，怎么安抚也不成。赵俨就对众将士说：“咱们这里朝廷的旧兵本来就少，东面的援兵又未及时赶到，因此各营不少士兵正在图谋叛乱，若真发生叛乱，结果不堪设想。应该乘他们犹豫不决之际，及早解决。”于是当众宣布要留下一千名温良厚道的新兵镇守至中，其余全部派到汉中。赵俨又去见有关的主管官员，把各营士兵的花名册按姓名籍贯等重新分类排列，使他们有所区别。批准留下的士兵放了心，便一心一意听从赵俨的指挥，那些应该前往汉中的士兵也不敢轻举妄动，赵俨在一天之内便把他们全部送上路，又将留下的一千多人，散布在各营中。等朝廷援兵十天后从东面赶来，赵俨才又胁迫催逼把留下来的一千士兵也一起送往汉中，加起来共有万余人。
公元219年(建安二十四年)，征南将军曹仁被关羽包围在樊城，赵俨以议郎的身份南行去参予曹仁的军事行动，和平寇将军徐晃领兵一同前往。到达樊城后，关羽把曹仁围困得更加严密，北路援军也尚未赶到。徐晃率领的人马不足以解樊城之围，而众将又催促徐晃赶快出兵救援。赵俨就对众将说：“如今敌寇把樊城围困得异常坚固，比积水还要严密，我军步卒势单力薄，而曹仁又被隔断不能同力破敌，仓促出兵救援对内外都不利。目前不如命前军进逼包围圈，暗地里派间谍通报曹仁，让他知道城外救兵已到，以此来激励将士。算来北路援军不过十天也会赶到，城内兵将在这段时间内足以据城坚守。然后里应外合，发起攻击，敌寇一定会被打败。如有救援迟缓的责难，我愿担当责任。”众将都很赞成，于是一面挖地道，一面用弓箭把书信射入城中通报曹仁，几次互通消息后，北路援军也赶到了城下，各军合兵一处，大战关羽。关羽的兵马被打退后，蜀军的舟船仍占据着沔水，樊城与襄阳的水路被隔断不能通行，而孙权又乘机袭取了关羽的辎重。关羽听到消息后，当即从南路返回。曹仁召集众将商议军情，大家都说：“如今关羽处境危急，一定会惊慌失措，乘胜追击定能将他活捉。”赵俨说：“孙权趁关羽处境困难，想要偷偷断了他的后路，又顾虑关羽回兵救援，怕我军乘他们两军疲惫之机采取行动，因此和我们合作，愿为我们效力，而实际上暂在一旁随机应变，以观胜败。如今关羽已成为孤军，更应留下他作为孙权的心腹之患。如果穷追不舍，孙权就会改变想法，怕关羽被打破后我军将攻击东吴，他就会为我军制造麻烦。我想魏王此时也一定在为此而深谋远虑。”曹仁于是暂缓追击。曹操听说关羽败走，惟恐众将追赶，果然急忙派人传令给曹仁，就像赵俨所策划的那样。
公元220年(建安二十五年)，曹操去世，曹丕继承王位后，赵俨官居侍中。不久，曹丕任命他为驸马都尉，兼任河东太守、典农中郎将。公元222年(黄初三年)，赵俨受封为关内侯。孙权侵犯边境，征东大将军曹休统率五州大军防御抵抗，征召赵俨为军师。孙权退兵后，大军返回，赵俨被封为宜土亭侯，转为度支中郎将，升尚书。公元225年(黄初六年)，赵俨跟随曹丕征伐东吴，到达广陵后，重新留任征东军师。公元226年(黄初七年)，曹丕驾崩，曹叡即位，晋封赵俨为都乡侯，食邑六百户，并授权让他去监督荆州的各项军事行动，假节。正碰上赵俨患病，未能成行，便重又担任尚书，监督豫州的军事行动，后又转任大司马军师，入朝担任大司农。齐王曹芳即位，授权赵俨督监雍州、凉州的军事行动，假节后转任征蜀将军，又担任征西将军，都督指挥雍、凉各军。公元243年(正始四年)，赵俨因年老多病请求返回京师。于是被征召为骠骑将军，升任司空。公元245年(正始六年)，赵俨去世，享年七十五岁，死后，谥号穆侯。其子赵亭继承了他的爵位。
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