Öğrenim için Fransa’ya giden ilk öğrenci grubu içerisinde bulundu (1830). 1839’da Paris Maden Okulunu bitirerek diploma aldı. Avrupa maden bölgelerinde uzun bir tetkik seyahatinden sonra Türkiye’nin ilk maden mühendisi olarak İstanbul’a döndü.
Önce Sarıyer bakır madeninde, sonra Gümüşhacıköy maden müdürlüğünde çalıştı. 1845’te Keban ve Ergani madenleri başmühendisliğine tayin edildi. 1847’de saray hizmetine alındı. Bu sırada Sultan Abdülmecid Hana Fransızca vesair ilimler okuttu. Encümen-i daniş ve Tanzimat meclisi üyeliklerinde bulundu. 1856’da vezir rütbesiyle Hariciye Nazırı oldu ise de beş altı ay sonra çekildi. Daha sonra Ticaret Nazırlığı (1858) Meclis-i Vala-yı Ahkam-ı Adliye üyeliği (1862), Adliye Nazırlığı (1870), Berlin elçiliği (1876) görevlerinde bulundu. 1877’de Midhat Paşanın yerine sadrazamlığa getirildi. 1878’de bu görevden alınarak Viyana elçiliğine, 1883’te ise Dahiliye Nazırlığına tayin oldu. 1893’te İstanbul’da vefat etti.
Değerli bir ilim ve devlet adamı olan Edhem Paşa, Jön Türk hareketine karşıydı. Bu faaliyetlerin devleti felakete götüreceği endişesiyle daima padişahın yanında yer aldı. Devletine ilmi hizmetleriyle faydalı oldu. Jeolojinin bilim dalı olarak yerleşmesine katkıda bulundu. Darülfünun’un biyoloji dersleri için mühim koleksiyonlar hediye etti.