他出生于京都，是侍奉将军足利义辉的细川藤孝（后来的幽斋）的长子。父亲精通和歌与古典，是当代一流的文化人，后来先后侍奉信长、秀吉、家康而保全了家门。他的幼名与父亲相同，叫熊千代。父亲的学识与处世之道对忠兴的人生影响很大。
他随父亲侍奉织田信长，在纪伊的杂贺之战中初次上阵。同年，他与父亲以及父亲的盟友明智光秀一起，攻陷了背叛信长的松永久秀一方在大和的片冈城。为此他获得信长亲笔书写的感状，作为年轻武将受到瞩目。
元服时他获信长嫡子信忠赐予一字，取名忠兴。同年，在信长的命令和撮合下，他在胜龙寺城迎娶明智光秀之女玉子（后来的伽罗奢）。据传两人感情和睦，但这桩婚姻后来使忠兴面临重大考验。
他虽年轻，也参加了信长在京都举行的盛大阅马仪式。据《信长公记》记载，信长当时身穿的舶来红锦小袖，是忠兴在京城四处寻找后献上的。前一年父亲获封丹后南部，细川家在信长麾下势力日盛。
在本能寺之变中推翻信长的岳父明智光秀邀他结盟，但他与父亲一起剃发为信长服丧，拒绝了邀请。光秀之女、他的妻子玉子被送往丹后深山中的味土野，避人耳目地生活。这一抉择保住了细川家的命运。
父亲隐退后他继承家督，追随羽柴秀吉统治丹后一国。这一年他参加了小牧·长久手之战，第二年获秀吉准许使用羽柴姓。大约此时玉子也获准从丹后回到大坂的宅邸，夫妻再次一起生活。
他随秀吉出征九州期间，妻子玉子在大坂秘密接受了基督教洗礼，获得教名伽罗奢。同年秀吉颁布了驱逐传教士令，据传忠兴对此强烈反对，夫妻之间据说既有深厚的爱情，也有内心的纠葛。
他和父亲一样深研茶道，作为千利休最器重的弟子之一，后来被列为利休七哲之一。利休触怒秀吉被逐往堺时，许多大名因顾忌秀吉而不敢接近，据传前去送行的只有忠兴和古田织部两人。
他在文禄之役中渡海到朝鲜半岛，转战庆尚道各地。第一次进攻晋州城未能攻克，但在第二年的第二次战斗中攻陷了该城。后来在秀吉外甥秀次遭处罚的秀次事件中，他因曾向秀次借钱而受到怀疑，但在德川家康帮助下还清借款，躲过一劫。
秀吉去世后，他与石田三成等人对立，转而接近家康。他与加藤清正、福岛正则等人一起参与了企图袭击三成的七将袭击事件，三成因此辞去奉行之职。经家康推荐，他获加封丰后杵筑六万石，成为共计十八万石的大名。
关原之战中他率先加入东军，影响了其他受丰臣恩惠的大名。他出征期间，留在大坂宅邸的伽罗奢被石田三成一方要求充当人质，她拒绝后失去了生命。战后，忠兴获封丰前等地，成为约四十万石的大名。
进入丰前后，忠兴着手大规模改建小仓城，使其成为九州的要冲，并整顿了城下町。后来小仓藩的基础就这样奠定下来。庆长末年他还作为德川方参加了大坂之阵，但战后将军家要赐他松平之姓时，他予以辞谢。
他因病把家督让给三子忠利而隐居，出家号三斋宗立。忠利年轻时曾在江户作人质，与德川秀忠等人交好，这有助于他被选为继承人。精通和歌、能乐和绘画的三斋，作为茶人也很有名。
忠利被移封到肥后熊本后，忠兴进入八代城作为隐居之地。随他而来的陶工在此开创了高田烧。据传将军秀忠向他请教为政之道时，他回答“就像给方形之物盖上圆盖那样去做”，据说他晚年性情变得圆融。
正保二年十二月，他在八代城去世。据传他临终时说“诸位的忠义啊，真怀念战场”，至死不失武将之心。他在从战国到江户初期的剧烈变动中守护了家门，一生奠定了熊本藩细川家的基础。
松永久秀千利休明智光秀织田信长足利义辉德川家康古田织部石田三成
加藤清正前田利长细川格拉西亚加藤嘉明威廉·亚当斯（三浦按针）池田辉政大谷吉继伊达政宗
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