生于纪伊国那贺郡西野山村（今和歌山县纪之川市），是村医华冈直道的长子。名震，通称云平。父亲为村民诊治疾病和外伤，据传青洲从小看着父亲的工作长大，立志成为医生。
他前往京都，师从吉益南涯学习汉方的古医方。古医方重视仔细观察真实的病人和切实有效的治疗。青洲在这里逐渐形成了这样的观念：医学不只存在于书本上，而是为了救治眼前的患者。
在京都他还师从大和见水学习荷兰派（卡斯帕尔派）外科。同时学习汉方内科和西洋外科，奠定了青洲结合两者长处来治病的医学基础，这也引出了他后来“内外合一”的思想。
父亲直道去世后，他返回故乡继承了家传的医业。在村里诊治许多病人的过程中，他痛心于有些病人本可通过手术得救，却因剧痛而无法手术，据传他由此开始寻找让病人感觉不到疼痛就能手术的方法。
这一时期，他以中国古代名医华佗用“麻沸散”使人入睡后进行手术的故事为线索，推进麻醉药的研究。他把曼陀罗花（洋金花）、乌头等药草组合起来，在动物身上试验，花了很长时间研究其效果和安全性。
据传这一时期需要进行人体试验时，母亲於继和妻子加惠主动提出做试验对象。试验反复进行，在此过程中加惠失明，母亲去世（原因有多种说法）。青洲把家人的牺牲铭记在心，继续进行研究。
他使用研制成功的麻醉药“通仙散”，为患乳腺癌的女性蓝屋勘做手术，成功切除了癌肿。这被视为世界上有记录的最早的全身麻醉手术之一，比欧美开始使用麻醉早了约四十年。
这一时期他的名声已传遍全国，兼作自家住宅的医塾“春林轩”汇聚了来自各地的患者和门人，据传门人超过一千人。青洲把“内外合一，活物穷理”（把内科和外科视为一体，仔细观察活人以穷究道理）作为教学的支柱。
纪州藩主召他担任藩医，但他希望继续在村里为病人看病，获准平时仍在故乡行医。据传即使身份提高了，他作为村医面对患者的态度也没有改变。
他在故乡的春林轩去世。青洲除乳腺癌外还做过许多手术，他的方法由门人传播到全国。后来母亲和妻子的献身被写进小说《华冈青洲之妻》而广为人知，他作为开创日本外科与麻醉历史的医生至今仍被传颂。
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