他出生于兵库县高砂町（今高砂市），是汉方医美浓部秀芳的次子。他在当地的高砂小学和小野中学读书，成绩优异，后来升入东京的第一高等中学，走上法律与政治的学问之路。
他考入帝国大学法科大学政治学科，师从后来倡导天皇机关说的宪法学家一木喜德郎。一木的思想成为美浓部学问的基础。1897年毕业后，他通过高等考试成为内务省官员。
为了比较研究法律制度史，他奉命留学德国、法国和英国。留学期间他成为东京帝国大学副教授，1902年回国后升为教授。他从德国国家法学中学到了与后来学说相关的思想。
经老师一木夫妇做媒，他与文部大臣菊池大麓的三女民子结婚。这一年他获得法学博士学位，还在东京高等商业学校（今一桥大学）讲授宪法和行政法，后来成为宪法与行政法两方面的权威。
他在著作《宪法讲话》中提出天皇机关说，认为国家是一个法人，天皇是其最高机关，依照宪法治理国家。他与主张天皇拥有绝对主权的上杉慎吉激烈论争，其学说逐渐成为学界主流。
他又兼任宪法讲座，讲课时完全不看书本和笔记。学生清宫四郎形容那“简直不像是人能做到的”。他培养了宫泽俊义等众多弟子，其学说从理论上支持了重视议会的政党政治。
围绕伦敦海军裁军条约，部分军人攻击政府侵犯统帅权时，他指出决定兵力是内阁的责任，支持滨口雄幸内阁。在军部势力日益增强的时代，他努力守护依据宪法的政治。
他成为由天皇敕选的贵族院议员。这一年血盟团事件中井上准之助遇害，他批评政府对右翼取缔不力。1934年他从东京帝国大学退休，成为名誉教授。
菊池武夫在贵族院激烈抨击天皇机关说，军部和右翼的攻击随之扩大。美浓部在“一身上的辩明”演说中有条有理地阐述学说的正确性，但著作仍被禁止发售，他也被迫辞去贵族院议员。
一名右翼男子来到他家中袭击，使他受伤。凶手是隐瞒身份前来拜访的。这是一个言论自由日益受限、学者甚至因学说而遭到生命威胁的时代。此后美浓部仍默默坚持研究。
战后，他作为内阁宪法问题调查会顾问和枢密顾问官，参与宪法修改的讨论。他认为在原宪法下也能实现民主化，在枢密院表决新宪法草案时唯一投了反对票，因此被称为旧自由主义者的局限。
日本国宪法制定后，他也热心研究，撰写了许多著作和论文。前一年他成为法政大学通信教育部首任部长。新宪法施行约一年后的5月，他与世长辞。弟子宫泽俊义等人继承了战后的宪法学。
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