Сын Лага, греческого аристократа из Эордеи. Был одним из ближайших друзей Александра Македонского, одним из военачальников его армии и личным телохранителем.
Сыграл важную роль в походах Александра на Афганистан и Индию. По приказу Александра, в 324 до н. э. в Сузах женился на персидской аристократке Артакаме, однако в дальнейшей истории Птолемея это имя не упоминается.
Именно Птолемею приписывают инициативу по разделению империи между диадохами после смерти Александра в 323 до н. э. Сам Птолемей стал сатрапом Эллинистического Египта, подвластным номинальным царям Филиппу Арридею и юному Александру.
Получив Египет в управление, он первым делом казнил назначенного Александром Клеомена, занимавшегося финансовыми делами сатрапии, и покорил Киренаику. Он сумел завладеть телом Александра, который должен был быть погребён преемником императора, и тайно переправил его в Мемфис. Это послужило причиной открытой вражды Птолемея и Пердикки — регента на троне империи. Пердикка предпринял попытку вторгнуться в Египет, но в ходе этого похода погиб (321 до н. э.).
На протяжении нескончаемых войн между македонскими военачальниками главной целью Птолемея было крепко удерживать свою позицию в Египте, а также завладеть Киренаикой, Кипром и Палестиной. Он получил Палестину в 318 до н. э. и тогда же установил протекторат над царьками Кипра. Когда Антигон, владыка Азии, в 315 до н. э. высказал свои претензии на эту же территорию, Птолемей вступил в союз против него и попытался дать отпор, но в конце концов был вынужден покинуть Палестину. Он преследовал сторонников Антигона на Кипре и к 313 до н. э. вновь отвоевал остров.
Мир продлился недолго, и в 309 до н. э. Птолемей направил свой флот к берегам Ликии и Карии, пересёк Грецию, покорив Коринф, Сикион и Мегару. В 306 до н. э. Деметрий напал на Кипр, в решающей битве при Саламине на Кипре победил брата Птолемея, Менелая, и захватил весь остров.
Антигон и Деметрий I Полиоркет приняли титулы царей; Птолемей, наряду с Кассандром, Лисимахом и Селевком последовали их примеру.
Зимой 306 до н. э. Антигон, окрылённый победой на Кипре, предпринял попытку вторгнуться в Египет, но Птолемей крепко удерживал границы. Сам Птолемей больше не пытался претендовать на земли Антигона на Пелопоннесе, однако освободил Родос от войск Деметрия (305 до н. э./304 до н. э.). Когда в 302 до н. э. вновь был образован союз против Антигона, Птолемей в третий раз вторгся в Палестину, пока сам Антигон бился с Лисимахом в Малой Азии. Узнав, что Антигон одержал верх, он в третий раз покинул территорию. Когда его достигла новость о том, что в битве при Ипсе в 301 до н. э. Антигон потерпел поражение и был убит Лисимахом и Селевком, Птолемей вновь занял Палестину.
Однако его отступление из Палестины в 301 до н. э. было расценено союзниками как бегство, а потому территория должна была перейти Селевку. Этот конфликт развился в более чем двухсотлетнюю вражду между Селевкидами и Птолемеями. С тех пор Птолемей практически перестал вмешиваться в дела Малой Азии и Греции; он не сумел удержать свои владения на территории Греции, но отвоевал Кипр в 295 до н. э./294 до н. э. и покорил Кирену в 300 до н. э., которую отдал своему пасынку Магасу. В 312 до н. э. Птолемей вместе с Селевком, беглым сатрапом Вавилонии, вторгся в Палестину и в битве при Газе победил Деметрия, сына Антигона. Он снова занял Палестину и снова, несколько месяцев спустя, потерпев поражение в очередной битве с Деметрием и допустив вторжение войска Антигона в Сирию, бежал. В 311 до н. э. враждующие стороны заключили мир, а некоторое время спустя наследник империи Александр IV Македонский был убит в Македонии, что впредь делало Египет независимым государством, а его сатрапа — полноправным владыкой.
В 285 до н. э. Птолемей отрекся от египетского трона в пользу одного из своих младших сыновей от Береники I, который правил под именем Птолемея II; его старший сын, Птолемей Керавн, с чьей матерью Эвридикой I, дочерью Антипатра, он развёлся, бежал к Лисимаху.
Выдал падчерицу Теоксену за сицилийского тирана Агафокла.
Птолемей I Сотер умер в 283 до н. э. в возрасте 84 лет. Будучи проницательным и осмотрительным, к концу своего правления, несмотря на 50 лет беспрерывной войны, он создал крепкое и развитое государство. Его щедрость и благодушие привлекали наёмных греческих и македонских воинов на службу. Он внимательно относился к нуждам египтян. Будучи страстным поклонником литературы, он основал великую Александрийскую библиотеку, славившую Александрию во всем античном мире и открыл в Александрии Музей.
Он посвятил походам Александра Великого свою собственную книгу, отличавшуюся откровенностью и трезвостью повествования. Сама книга не дошла до наших времен, но она была основным источником информации для трудов Арриана из Никомедии.