趙戴文早年讀私塾，後入太原晉陽書院，在1893年的科試中拔得頭籌而升入令德堂（山西大學前身）學習，畢業後在山西大學堂中任教。1905年，趙戴文赴日本留學，入弘文書院師範班，期間加入同盟會並結識閻錫山；返國後在太原農林學校、晉陽中學堂任教。辛亥革命爆發後，趙戴文協助閻錫山發動新軍響應，在民國成立後就任山西都督府秘書長、督軍公署參謀長等，為閻錫山在內政方面的得力助手，在教育與地方建設上成果斐然，先後成立山西育才館、國民師範學校等機關，於1923年被授為茂威將軍。
1926年，趙戴文被派往南方進行交涉，在閻錫山響應北伐後，趙戴文亦出任第三集團軍總參議兼政治訓練部主任，後擔任察哈爾都統、省主席等。北伐結束後，趙戴文出任內政部政務次長（代部長）、蒙藏委員會副委員長、監察院長等，也是閻錫山派駐在南京的代表。中原大戰期間，趙戴文曾試圖調停蔣中正與閻錫山之間的矛盾，但最終仍以閻錫山的失敗收場。
閻錫山在山西重新掌權後，趙戴文仍擔任太原綏靖公署總參議，繼續協助閻錫山推行地方建設，並組織「主張公道團」作為反共機關。1936年，趙戴文出任山西省主席，但實際上的掌權者仍是閻錫山。抗戰爆發後，趙戴文兼任第二戰區政治部主任，但因健康惡化而僅是掛名。1943年12月17日，趙戴文在山西吉縣病逝。著有《周易序卦說》、《軍事講演錄》、《清涼山人文稿》等。