方國瑜出身農商之家，早年在本地中小學讀書，1924年時考入北京師範大學預科，繼入本科國文系，但不久因病休學兩年。1930年，方國瑜考取北京大學研究部，在兩校同時就讀，1933年時完成兩校學業，後於北師大、民國大學等校任教，又在中研院歷史語言研究所學習語言學，師從趙元任、李方桂等，並展開對納西族文字（東巴文）的考察。1935年，方國瑜回到雲南考察，後於雲南大學執教，專治本地文史、語言等學門，並主持《西南邊疆》雜誌。
中共建政後，方國瑜仍留在雲南大學任教，後曾擔雲南史學會會長、中國史學會理事等，並加入九三學社。1938年12月24日，方國瑜病逝。著有《困學齋雜著五種》、《彝族史稿》、《滇史論叢》、《滇西邊區考察記》、《雲南史料目錄概說》、《納西象形文字譜》等。