长孙炽出生于关陇贵族世家河南长孙氏，祖上 长孙道生为北 魏太武帝时上党王。长孙炽生性聪明，长相俊美，文武双全。建德初年，北周武帝 宇文邕设立通道馆（研究 道教），他被选为通道馆学士。

建德二年（573年），授官 雍州仓城县令，不久转任 盩厔县令。政绩卓著，升为崤郡太守，后调入京城任天官府御正上士（为皇帝起草诏令）。隋国公 杨坚担任 丞相时，招他入丞相府任功曹参军，加大都督，封阳平县子，食邑二百户。 大象二年（580年）升为稍伯下大夫（属于地官府，司地方行政事务）。同年7月益州总管 王谦在 四川起兵叛乱，长孙炽跟随信州总管 王长述从 长江溯流而上，担任前军先锋，平定 楚州、 合州（ 重庆 合川）等五州，擒获伪总管荆山公 元振，以功拜仪同三司。

开皇元年（581年）二月， 杨坚登基为帝，长孙炽率官属先入清宫，即日授 内史舍人、上仪同三司。不久以本官摄判东宫右庶子，以处事周密，被杨坚赞赏。

杨坚即位不久，派出八个使者出巡各省风俗，废弃获设置州郡。长孙炽担任其一，授左领军长史， 持节，负责东南道三十六州。回朝后授太子仆，加 谏议大夫，摄长安令。与大兴令 梁毗俱为称职。不久领右常平监，迁雍州 赞治（即司马，州郡佐官），改封饶阳县开国子。后升迁为鸿胪少卿。几年后转任太常少卿，进位 开府仪同三司。复持节为河南道二十八州巡省大使，在半路上授吏部侍郎。

大业元年（605年），升迁为大理卿，复为西南道大使，巡省风俗。吐谷浑入侵张掖，隋炀帝令长孙炽率精骑五千将其击退，追至青海后返回，以功授银青光禄大夫。大业四年（608年）正月，取代杨文思为民部（户部）尚书。大业五年（609年）11月，隋炀帝前往扬州江都宫，留长孙炽留守东都洛阳，摄左候卫将军事。大业六年十月二十四日（610年11月15日），长孙炽在民部尚书任上去世，年六十二。谥曰静。有子长孙仁。