1934年出生。1956年毕业于上海第二医学院医疗系，后分配至北京医学院第一附属医院外科从事医疗及临床教学工作。1969年起从事肿瘤专业工作。曾于1958年9月-1961年2月参加卫生部举办的中医研究院第二届西医学习中医班，1984年10月-1985年10月作为访问学者赴美国斯隆凯特林癌症中心及美国国立癌症研究所进修。现为北京大学临床肿瘤学院、北京肿瘤医院、北京市肿瘤防治研究所名誉院(所)长，并担任中国抗癌协会理事长、中国抗癌协会胃癌专业委员会主任委员、中华医学会肿瘤学会主任委员、世界卫生组织(WHO)胃癌协作中心委员、亚太地区肿瘤协会(APFOCC)常务理事、美国临床肿瘤学会(ASCO)国际事务部委员等职，还曾担任国际胃癌学会(IGCA)的理事。

长期从事肿瘤外科临床工作，有丰富的临床经验，尤其擅长于乳腺及消化道肿瘤的诊治。致力于胃癌及乳癌的防治研究，为国家“七五”、“八五”、“九五”该两领在胃癌研究方面，早年在国内首先提出按浸润深度及淋巴转移范围的胃癌分期法，曾被作为国内统一的分期标准(1979年北京市科技成果奖);开展并推广“胃癌网膜囊外剥离”的根治手术法(1983年北京市科技成果二等奖)，使我国根治性胃癌的五年生存率有较大幅度提高;率先建立了胃癌放射免疫导向手术(1993年北京市科技成果二等奖)，阳性符合率达95%;近年开展了亚临床转移灶的导向治疗研究;作为中美合作课题“胃癌高发现场研究”的负责人，明确了我国胃癌的流行因素，发现了含巯基蔬菜有强保护作用，进一步阐明胃癌的癌前疾病及高危因素在胃癌发生中的关系。目前正在开展胃癌癌前病变的干预试验。由他负责的胃癌高发现场研究和提高胃癌疗效的研究被评为1999年国家科技进步二等奖。

在乳癌研究方面，多年来对乳癌的早期发现、诊断及普查技术进行了系列研究。早年建立了以流行病学的乳癌个体危险因素在自然人群中识别乳癌易感人群的方法(1981年北京市科技成果奖);其后，研究了乳腺不同X线实质分型识别高危人群的方法(1989年北京市科技成果奖);研制了乳癌普查车，建立了乳癌高速高效的普查系列技术(1985年国家科技进步三等奖)。在上述工作的基础上，进行了乳癌二级预防最佳实施方案的研究，被评为部二级科技成果。近年从事乳癌亚临床转移灶的研究。目前正在策划实施“全国百万妇女乳癌普查工程”，以期降低我国妇女乳腺癌发病率及死亡率。

多年来，在国内外杂志上发表学术论文200余篇，主编《肿瘤学》、《常见恶性肿瘤诊治规范》、《胃癌》等专著6部及主译《临床肿瘤学》。

徐光炜教授是国家级有突出贡献专家、博士研究生导师，曾两次荣获全国科技大会先进个人称号。