Osman Bey, 1258 yılında Söğüt´te doğdu. Yaşamının erken dönemleri hakkında güvenilir kayıtlar yoktur. Babası Ertuğrul Gazi, Batı Anadolu'da Söğüt Ovası ile Domaniç Yaylasında yaşayan Oğuz Türkleri´nin Bozok boyunun Kayı kolundan olan büyük kalabalık bir obaya başkanlık etmekte idi. Osman Gazi onun küçük oğlu idi. Halk söylentilerine göre annesi Hayma Ana´dır.
1281 yılında babası Ertuğrul Bey 90 yaşlarında iken ölmüştür. Bundan sonra Osman Bey,Oğuz töresine uygun olarak Kayı Aşiretine baş ve buğ olmuştur.
Osman Gazi, Bizans tekfurlarıyla yaptığı mücadeleler sonucu İnegöl yakınlarındaki Emirdağı eteklerinde bulunan Kulaca Hisarı ele geçirmiştir. Bu, Osmanlıların ilk kale fethidir. 1286´da "Domaniç Muharebesi" yapılmıştır. Osman Bey, bu muharebeyi de kazanmıştır. Bu galibiyet sonunda Karacahisar Osman Bey'in eline geçmiştir. Bundan sonra Osman Gazi, müteffikleri ile birlikte akınlar yapma stratejisini uygulamaya başlamıştır. Mudurnu yakınlarında yerleşmiş Samsa Çavuş ve kardeşi Satılmış ve Harmankaya (Priminos) Tekfuru Köse Mihal güçleri ile birlikte Sakarya Nehri vadisinde Sorkun, Taraklı Yenicesi ve Göynük taraflarına akınlar yapmışlardır.
Osman Gazi´nin hangi tarihte, ileride Osmanlı Devleti olacak uçbeyliğini kurduğu tarihçiler arasında tartışmalıdır. Kulacahisar ve Karacahisar kalelerini fetihleri takiben 1299 yılında İnegöl´ü alması Osmanlı Devleti´nin kuruluşu olarak kabul edilir. Birçok tarihçi 1299 yılında Anadolu Selçuklular Devleti´nin yıkılışı ile Osman Gazi´nin, Anadolu'nun diğer Türk beylikleri arasında istiklâlini ilan ederek, Osmanlı Devleti'ni kurduğunu kabul ederler.
Osman Bey beyliği arazisini Oğuz türesine uyarak yakın akraba ve silah arkadaşların "dirlik" olarak vermiştir. Böylece Eskişehir kardeşi Gündüz Bey´e, Karacahisar oğlu Orhan Bey´e, Yarhisar Hasan Alp´e ve İnegöl Turgut Alp´e verilmiştir.
Tarihçi Halil İnalcık 2009´da verdiği bir konuşmada Osmanlı beyliğinin devlet niteliğini 1302 yılında Yalova yakınlarında merkezi Bizans ordu güçleri ile yapılan Bafeus Muharebesi´ndeki Osman Bey´in galibiyetinden sonrası kazandığını iddia etmektedir. Bu muharebenin yapıldığı mevkii günümüzdeki Yalova iline bağlı Hersek Köyü topraklarındadır. Bu muharebeye "Koyunhisar Muharebesi" adı verilmektedirler.Bu muharebe Bizanslı ordusu ile Osmanlı uçbeyliği ordusu arasında yapılan ilk savaştır. O yıl Kite Hisarı, Orhaneli (Atranos) ve Ulubat Gölü içinde bulunan Alyos adası Osmanlılar eline geçti. 1308´de tekrar başlayan fetih akınlarıyla ilk olarak İznik-İzmit yolu üzerindeki stratejik Karahisar (Trikokıya) ele geçirildi. 1313´de Osman Bey´e büyük yardımları dokunan Bizans Harmankaya Tekfuru olan Mihail Köşes Müslüman olarak Köse Mihal adını aldı ve fetih akınlarına katılmaya başladı. 1313-1315 döneminde Sakarya Nehri vadisinde bulunan Lefke, Mekece, Akhisar, Geyve, Gölpazarı ve Leblebici kaleleri ele geçirildi. Bu fetihlerden Osmanlı beyliğinin daha genişlemesini sağlamak için bu yörede en büyük Bizans şehri olan Bursa´nın ele geçirilmesi gerekmekteydi. Osman Bey döneminde emrinde bulunan askeri güçler bu şehrin büyük kalesini ele geçirmek yeteneğinde değildiler. Bu nedenle Osman Bey, Bursa´yı ablukaya almayı tercih etti. Zaten Bursa uzaktan üç yanından Osmanlı beylik arazileri ile çevrili hale gelmişti. Bu şehrin daha yakın ablukaya alınması için iki küçük "havale hisarı" yaptırdı ve bu hisarların komutanlığını Osman Bey, yeğeni Aktimur ile kölesi olan Balancık´a verdi.
Osman Gazi, babası Ertuğrul Gazi´den yaklaşık 4.800 km2 olarak devraldığı Osmanlı toprağını, oğlu Orhan Gazi´ye 16.000 km2 olarak devrettiği hesaplanmıştır.
Osman Gazi son yıllarında yaşının ilerlemesi ve hasta olduğu için, tarihçilerin bildirdiklerine göre, beylik idaresini oğlu Orhan Bey´e bırakmıştı. Ancak Osman Bey´in ne zaman ölüp, Orhan Bey´in ne zaman beylik idaresini tümüyle eline aldığı tartışmalıdır. Osman Bey´in ölümünün 1324´de olduğunu ileri sürmektedir.Osman Bey´in ölüm yerinin nerede olduğu da tartışmalıdır. Büyük olasılıkla Söğüt´te ölmüştür. Bazı tarihçiler Bursa´nın onun ölmesinden önce Osmanlı devleti eline geçtiğini kabul ederek onun Bursa´da öldüğünü iddia ederler. Ancak Bursa´nın Orhan Gazi tarafından kendi beyliği döneminin başında fethedildiği üzerinde Osmanlı tarihçilerinin çoğu hemfikirdirler. Osman Gazi´nin önce Söğüt´te babası Ertuğrul´un türbesine gömüldüğü ve Bursa´nın fethinden sonra buradan alınıp Bursa kalesinde Osmaniye Meydanı´nda bulunan Gümüşlü Kümbet´e (Aya Elia) gömüldüğü kabul edilmektedir.
