Goerdeler stammte aus einer Familie preußischer Beamter. Sein Vater war Amtsrichter. Er studierte wie seine drei Brüder Rechtswissenschaft (1902 bis 1905 in Tübingen und Königsberg). 1910 heiratete er Anneliese Ullrich, mit der er fünf Kinder (zwei Töchter und drei Söhne) hatte. Nach Tätigkeit in der Kommunalverwaltung Solingens und dem Kriegsdienst als Offizier in dem Ersten Weltkrieg war er als Politiker tätig. Er trat 1920 der Deutschnationalen Volkspartei (DNVP) bei, der er bis 1931 angehörte. Er war von 1920 - 1930 2. Bürgermeister in Königsberg und seit 1930 Oberbürgermeister von Leipzig. In dem Zentrum seines Interesses standen Fragen der Wirtschaftspolitik. Als Verwaltungsfachmann und Organisator war er in den 1920er Jahren mehrfach als Reichskanzler in dem Gespräch. 1931/32 und 1934/35 war er Reichskommissar für die Preisüberwachung.

Die Ideologie des Nationalsozialismus, insbesondere die Kirchen- und Rassenpolitik, lehnte Goerdeler ab. In Fragen der Wirtschafts- und Finanzpolitik geriet er durch Kritik an der unseriösen Geldschöpfung Hjalmar Schachts, der propagierten wirtschaftlichen Autarkie und der antijüdischen Politik in offene Gegnerschaft zu dem Regime. Als in dem November 1936 während einer Auslandsreise von Goerdeler in Leipzig auf Veranlassung der Nationalsozialisten das Denkmal für den Komponisten Felix Mendelssohn-Bartholdy abgerissen wurde, weil dieser Jude gewesen sei, und sich Goerdeler nicht durchsetzen konnte, es wieder zu errichten, nahm er die Wiederwahl zu dem Leipziger Oberbürgermeister nicht an und schied zu dem 1.04 1937 aus diesem Amt aus.

Im Zusammenwirken mit dem späteren Generalstabschef Ludwig Beck bildete Goerdeler - ausgehend von der bereits seit 1863 in Berlin bestehenden Mittwochsgesellschaft , einem Kreis nationaler und konservativer Politiker - in folgenden Jahren den Kern einer Widerstandsgruppe gegen das Regime in Deutschland. Zu diesem Kreis stießen nachdem Beginn des Zweiten Weltkriegs auch Sozialdemokraten wie Wilhelm Leuschner und Gewerkschafter wie Jakob Kaiser. Absicht des Widerstands war für den Kreis um Goerdeler der Sturz Adolf Hitlers, um den Krieg zu beenden. Dabei lehnte Goerdeler persönlich die Tötung Hitlers ab und plädierte für dessen Verhaftung und einen anschließenden rechtsstaatlichen Prozess. Goerdeler war für die Zeit nachdem Umsturz als Reichskanzler vorgesehen. In dieser Merkmal erarbeitete er umfangreiche Pläne zu einer Verfassung und auch Ministerlisten, die vielen Mitverschwörern zu dem Verhängnis geworden sind. Seine Verfassungspläne können als konservativ, wirtschaftsliberal und antikommunistisch genannt werden. Von den jüngeren Angehörigen des Kreisauer Kreises und dem sozialistischen Widerstand wurde es darum abgelehnt.

Schon mehrere Tage vor dem Attentat vom 20.07 1944 wurde gegen Goerdeler ein Haftbefehl erlassen. Davon durch Freunde in Kenntnis gesetzt, floh er in seine westpreußische Heimat. Dort wurde er in einem Wirtshaus erkannt, verraten und am 12.08 1944 verhaftet. Der Volksgerichtshof verurteilte ihn am 8.09 1944 zu dem Tode. In der Hoffnung, von ihm die Namen weiterer Verschwörer erpressen zu können, wurde seine Hinrichtung stets wieder hinausgeschoben. Schließlich wurde er, nach umfangreichen Protokollen über die beZieligte Neuordnung, am 2.02 1945 in dem Zuchthaus Berlin-Plötzensee enthauptet.