پدر ایشان مرحوم آیت‌الله‌العظمی حاج میرزا‌هاشم آملی «قدس‌سره» از شاگردان برجسته آیات عظام سیدابوالحسن اصفهانی، ضیاءالدین عراقی و میرزای نائینی «قدس الله نفسهم الزکیة» و از جمله اعاظم فقها و مراجع نجف اشرف و قم بود که شاگردان بسیاری در این دو شهر بزرگ علم و تقوا پروراند. مادر ایشان دختر مرحوم آیت‌الله‌العظمی سیدمحسن اشرفی «قدس‌سره» است که از بزرگان شهر اشرف (بهشهر) بوده و در آن شهر سمت ریاست و مرجعیت داشت و از شاگردان مبرّز مرحوم آخوند خراسانی «قدس‌سره» محسوب می‌شد. آیت‌الله آملی لاریجانی پس از یک سال و اندی به همراه خانواده از نجف اشرف به شهر قم نقل مکان نموده و مرحوم پدرشان بساط تدریس در این شهر را گشودند.
وی از سال ۱۳۴۵ تا ۱۳۵۶، مراحل مختلف دبستان و دبیرستان را با موفقیت تمام به پایان برده و به سبب هوش و استعداد فراوان و علاقه وافر به کسب دانش، در دوران نوجوانی به بحث‌های مدرسه بسنده نکرده و از همان سال اول دبیرستان فراتر از درس‌های معمولی دبیرستان، به مطالعه کتب متعدد دانشگاهی (بدون کمک استاد) در رشتهٔ ریاضی می‌پردازد. از جمله: A First Course in Calculus نوشتهٔ Serge lang و دو مجلد Calculus نوشتهٔ Tom Apostol و Mathematical Analysis نوشتهٔ Rudin و Measure Theory نوشتهٔ Monro و همه این‌ها قبل از ورود به سال چهارم دبیرستان بود. در اواخر دوره دبیرستان با فراهم آمدن مقدمات بورس تحصیلی در یکی از دانشگاه‌های معتبر غربی و در هنگامی که عازم سفر بود، ناگهان زندگی ایشان چرخشی تمام پیدا کرد و اندیشه و شوق تحصیل در علوم و معارف اسلامی و دنبال کردن مسیر تحقیقات فقها و مجتهدان و فیلسوفان اسلامی، حرکتی دیگر را باعث شد. علل این انتخاب جدید خود داستان عجیبی دارد که اینجا مجال بیان آن نیست.
درس‌های دوره مقدمات و سطح حوزه را با اساتیدی مبرز همچون آیات معظم آیت‌الله صلواتی و آیت‌الله سید کاظم حائری و عمدتاً به طور خصوصی طی کرد. بحث‌های خارج اصول و فقه را از محضر مرحوم والد گرامی‌اش آیت‌الله‌العظمی میرزا‌هاشم آملی «قدس‌سره» و نیز پدر همسر ایشان آیت‌الله‌العظمی حاج شیخ حسین وحیدی خراسانی دامت برکاته استفاده برده است. فلسفه اسلامی را نیز مدتی در نزد آیات معظم آیت‌الله جوادی آملی و آیت‌الله حسن‌زاده آملی استفاده کرده است.
به هر حال با تغییر مسیر علمی و فی الواقع تغییر مسیر زندگی ایشان، وی با اشتیاق فراوان علوم رسمی حوزه را فرا گرفته و در کنار آن با مباحث فیلسوفان غربی نیز آشنا می‌گشت. از سال ۱۳۶۸، پس از تدریس کتب سطح، به تدریس خارج اصول و پس از مدتی به تدریس خارج فقه پرداخت. آیت‌الله آملی لاریجانی با احساس نیاز به تغییرات عمده بخصوص در اصول فقه، پس از تدریس یک دور اصول فقه در سال ۱۳۷۸ با تبویب جدید در ساختار علم اصول فقه و استخراج مبادی آن، به‌صورت مباحث «فلسفه علم اصول» به‌عنوان بحثی جدید در دروس حوزه علمیه، بنیان‌گذار آن گردید که تدریس فلسفه علم اصول بیش از نه سال به درازا کشید. سپس به تدریس علم اصول با محوریت «حکم شرعی» مبادرت کرد که تا کنون نیز ادامه دارد. معظم له در طول مدت تدریس خویش با سبکی کاملاً علمی و دقیق به پرورش تشنگان معارف ناب اسلامی در فقه و اصول پرداخته است.
از سال ۱۳۷۱ و با درگذشت والد بزرگوار ایشان، مدیریت مدرسه علمیه حضرت ولی‌عصر (عجّل‌الله‌فرجه‌الشریف) که به امر آیت‌الله‌العظمی میرزا‌هاشم آملی ساخته و وقف شده بود به عهده آیت‌الله آملی لاریجانی قرار گرفت و صدها طلبهعلوم حوزوی در آن مکان نشو و نما یافتند.
ایشان علاوه بر اشتغال در حوزه فقه و اصول، از همان ابتدا علاقه‌مند به مباحث فلسفی و کلامی بخصوص مباحث تطبیقی فلسفه غرب بوده و مطالعات خویش را بیشتر در زمینهٔ فلسفه تحلیلی و به‌ویژه فلسفه زبان و فلسفه اخلاق دنبال نموده و مجموعه آثاری در این زمینه چه به‌صورت ترجمه و چه نقد مباحث و طرح نظریه پرداخته است. معظم له در کنار تدریس فقه و اصول، مدت پانزده سال در دانشگاه تربیت مدرس قم عضو هیئت‌علمی بوده و در سطح کارشناسی ارشد و دکترا، کلام جدید و فلسفه تطبیقی تدریس می‌کرده است. همچنین در این ایام در دانشگاه رضوی مشهد، هم پاره‌ای از پژوهش‌های فقهی و فلسفی را سرپرستی کرده است. در پاسخ به مقالات قبض و بسط تئوریک شریعت، مجموعه مقالاتی از ایشان در مجله کیهان فرهنگی به چاپ رسید که بعدها پس از تنقیح و پالایش به‌عنوان کتاب مستقلی با عنوان «معرفت دینی» و «قبض و بسطی در قبض و بسط دیگر» به ترتیب در سال ۱۳۷۰ و ۱۳۷۲ منتشر شد. این در حالی است که ترجمه و نقد «فلسفه اخلاق در قرن حاضر» نوشتهٔ وارنوک (Contemporary Moral Philosophy) را در سال ۱۳۶۱ چاپ نمود. در سال ۱۳۷۵ سومین مجلد از مجموعهٔ فلسفهٔ تحلیلی را به نام «دلالت و ضرورت» که به بررسی نظریات گوتلوب فرگه، برتراند راسل، جان سرل و سول کریپکی در باب دلالت و ضرورت و مقایسه آن با نظریات محققین علم اصول فقه اختصاص دارد را منتشر کرد. کتاب «الزام سیاسی» جان هورتن (Political Obligation) توسط جمعی از دانشجویان دانشگاه رضوی زیر نظر ایشان ترجمه و در سال ۱۳۸۴ روانه بازار کتاب شد و چندین مقاله که در مجلات علمی پژوهشی و یا ترویجی داخل و خارج به چاپ رسیده است. از جمله آثار در دست تدوین ایشان در این زمینه می‌توان از: مکتوباتی در حسن و قبح عقلی و قاعده ملازمه، دین و اخلاق (ترجمه از انگلیسی)، فلسفه تحلیلی (تئوری‌های معناداری)، فلسفه تحلیلی (فعل گفتاری)، زبان دین، براهین اثبات واجب (برهان وجودی)، قلمرو دین، مبانی کلامی فلسفی حکومت دینی و همچنین فلسفه اخلاق نام برد.
در جریان انقلاب در کنار مرحوم والد بزرگوارش، در پاره‌ای اقدامات شرکت جسته و پس از چندی با توجه به این حقیقت که تهاجم فرهنگی غرب دست کمی از تهاجم نظامی آن ندارد، در حد توان چه در عرصه حوزه و چه دانشگاه به روشنگری در این مقوله پرداخت. با اصرار جمعی از علمای خطه مازندران نسبت به حضور ایشان در مجلس خبرگان رهبری، وی در سال ۱۳۷۶ و در سن سی و هفت سالگی نماینده مردم مازندران در دوره سوم گردید. کمی بعد در سال ۱۳۸۰ معظم له با ابلاغ حکمی از سوی مقام معظم رهبری به عنوان فقیه شورای نگهبان منصوب گردید. در سال ۱۳۸۴ برای بار دوم از استان مازندران وارد مجلس خبرگان رهبری شد و با رای نمایندگان خبرگان به مدت هفت سال در هیئت رئیسه مجلس خبرگان به عنوان کارپرداز فرهنگی خبرگان رهبری به فعالیت پرداخت که پژوهشکده اندیشه سیاسی اسلام از دستاوردهای آن بود. معظم له طی حکمی در سال ۱۳۸۸ برای یک دوره پنج ساله از سوی رهبر معظّم انقلاب به سمت ریاست قوه قضائیه منصوب شدند و سکان قوه قضائیه را در دریای متلاطم فتنه به نحو احسن مدیریت کردند. ایشان با تدبیری عمیق در معضلات دستگاه قضایی کشور و برنامه‌ریزی دقیق در پیشبرد اهداف عالیه قوه قضائیه، تحولاتی را باعث شدند از جمله: تحول در ساختار تشکیلاتی قوهٔ قضاییه، تحول در منابع انسانی قوه، تاسیس معاونت پیشگیری از جرم برای اولین بار در تاریخ قوه قضائیه و تاکید بر اهمیت پیشگیری از جرم، نظارت چندلایه‌ای بر محاکم و ادارات مرتبط، حمایت از طرح تجمیع اطلاعات اسناد و املاک کشور در قالب برنامه متمرکز رایانه‌ای، گسترش استفاده از فناوری اطلاعات در ثبت پرونده‌های قضایی کشور به‌صورت پروژه یکپارچه CMS و بازبینی قوانین حقوقی و کیفری، اشاره کرد. در مردادماه ۱۳۹۳ حضرت آیت‌الله‌العظمی خامنه‌ای دامت برکاته طی حکمی ایشان را برای پنج سال دیگر بر کرسی ریاست قوه قضائیه ابقا کردند. در فرازی از این حکم آمده است: «مدیریت برجسته، هوشمندانه و انقلابی و مخلصانه جنابعالی، برآورده شدن خواسته‌ها و نکات اشاره شده را به فضل الهی تضمین خواهد کرد، ان‌شاءالله». از دیگر سمت‌ها و مسئولیت‌های آیت‌الله آملی لاریجانی می‌توان عضویت در شورای عالی امنیت ملی، عضویت در مجمع تشخیص مصلحت نظام و عضویت در شورای عالی انقلاب فرهنگی نام برد. همچنین ایشان طی ابلاغی از طرف مقام معظم رهبری در سال ۱۳۹۲ به عضویت در شورای عالی فضای مجازی درآمد و در سال ۱۳۹۴ پس از درگذشت آیت‌الله مهدوی کنی طی حکمی از جانب رهبر معظم انقلاب، به سمت ریاست هیئت‌امنای جامعة الامام الصادق (علیه‌السّلام) نائل آمد و چند دوره نیز عضو هیئت‌امنای دانشگاه قم بوده است. وی هم اکنون عضو جامعه مدرسین حوزه علمیه قم، رئیس هیئت‌امنای مرکز تحقیقات کامپیوتری علوم اسلامی نور و عضو هیئت‌امنای دانشنامه جهان اسلام است. در پی رحلت آیت‌الله هاشمی شاهرودی در تارخ ۳ دی ۱۳۹۷، رهبر معظم انقلاب اسلامی در تاریخ ۹ دی ۱۳۹۷ در حکمی آیت‌الله آملی لاریجانی را به عنوان رئیس مجمع تشخیص مصلحت نظام منصوب کردند.
