1943年，以优异成绩考取济南私立正谊中学初中部，毕业后转至山东省立第一中学就读。1949年，担任山东省文联人民文工团演员；同年，在歌剧《王秀銮》中饰演张店臣。1950年，在华东大学艺术系戏剧科表演班学习；同年，在话剧《
战斗里成长》中饰演赵老忠；下半年，他学校被合并到山东大学艺术系。
1952年，赵焕章入选上海联合电影制片厂。1957年，担任剧情电影《
羊城暗哨》的助理导演。1958年，担任剧情电影《
小康人家》的助理导演，该片由
徐韬执导。1961年，执导个人首部电影《
蔓萝花》。1964年，参加“四清”工作队，“文化大革命”期间被下放到干校劳动。1966年，与天然联合执导剧情电影《
他们在成长》。
1974年，与宋宁奇联合执导剧情电影《
一副保险带》。1976年，与
鲁韧联合执导剧情电影《
新风歌》，该片由
赵静、
王善朴、刘明义联合主演；同年，由其执导的剧情电影《
管得好》上映。1979年，与
胡成毅联合执导剧情电影《风浪》。1980年，由其执导的剧情电影《
海之恋》上映；同年，被评为上海市劳动模范。
1981年，执导由
王书勤、
温玉娟合作主演的喜剧电影《
喜盈门》，该片以北方农村一个四世同堂的家庭矛盾为主要内容，反映了家庭中几代人的喜怒哀乐和道德情操，影片获得第5届大众电影百花奖最佳故事片奖、第2届中国电影金鸡奖荣誉奖。
1983年，加入中国共产党；同年，被评为上海市劳动模范；接着，与
达式彪联合执导剧情电影《
这不是误会》；此外，还执导了由
梁庆刚、
王馥荔、
钱勇夫联合主演的剧情电影《
咱们的牛百岁》，该片入围第4届中国电影金鸡奖最佳最佳故事片奖，他凭借该片入围第4届中国电影金鸡奖最佳导演奖。
1985年，执导由
赵钱孙、
石维坚共同主演的剧情电影《
八仙的传说》；同年，被评为上海市劳动模范；此外，还执导了剧情电影《
咱们的退伍兵》，该片获得第6届中国电影金鸡奖特别奖、第9届电影百花奖最佳故事片奖。
1987年，赵焕章获得《文汇报》及《中国电影时报》举办的“新时期十年电影奖”最佳导演奖。1988年，执导由
林强、赵艳红共同主演的剧情电影《
喜相逢》；同年，赵焕章获得《中国广播电视》举办的“新时期全国影视十佳导演”奖。
1992年，由其执导的剧情电影《沂蒙山人》上映。2000年，执导由
廉冠、
金玲燕合作主演的剧情电影《
白天鹅的故事》。2003年，执导由
袁学强、
陈全伦共同主演的农村题材电影《
婶子》。2020年，在第33届中国电影金鸡奖颁奖典礼上获得中国文联终身成就电影艺术家荣誉表彰。
赵焕章从对剧本的选择，到他对剧本的修改和在影片拍摄中所倾注的激情，体现出他对生活的敏锐的感受和积极的干预。他的大部分镜头，始终追踪着他所熟悉的苦行僧生活告别的农民群众，关心着他们的命运，注视着日新月异的农村经济改革潮流的流向。社会主义现实主义的创作方法，要求文艺家从人民群众从事的现实的伟大斗争出发，描写他们的命运和他们之间的关系，深刻反映社会生活的本质，赵焕章坚持这一创作方法。他坚持从实际生活出发，敢于“真诚地、深入地、大胆地看取人生并且写出他的血和肉来。”（《文艺理论与批评》评）。