İlkokulu Çarşamba'da, Ortaokulu İstanbul'da bitirdi. Birinci Dünya Savaşı'nın başlaması sebebiyle lise tahsilini yarıda bırakarak yedek subay teğmen rütbesiyle askerlik görevine başladı. 4 yıl Kafkas Cephesi'nde savaştı. 1918'de Fransaya giderek Lise tahsilini tamamladı. 1921 yılında Paris'te Hukuk Fakültesi'nde üniversite tahsiline başladı. Boğazlar Meselesi konulu tezi ile Doktor ünvanını kazandı. Ayrıca Paris Siyâsî Bilimler Yüksek Okulu ile Sorbon Üniversitesi Edebiyat Fakültesi'nin Felsefe Bölümü'nden diploma aldı. Lahey Devletler Hukuku Akademisi'nin kurslarına katıldı. Burayı bitirip sertifikasını aldıktan sonra 1920'de Türkiye'ye döndü. Millî Eğitim Bakanlığı Yüksek Öğretim Kurumu'na Genel Müdür Yardımcısı olarak tâyin edildi. 1930 yılında Ankara Hukuk Fakültesi'nde açılan imtihanı kazanarak Doçent oldu. Bir yıl sonra Profesörlüğe yükseldi. İstanbul Üniversitesi'nin kurulması üzerine Anayasa Hukuku derslerini okutmak üzere bu üniversiteye geldi. Bu görevi sırasında Mülkiye Mektebi'nde hocalık, İstanbul Yüksek İktisat ve Ticaret Mektebi'nde müdürlük yaptı. 1937'de Hatay Cumhuriyeti'nin Anayasası'nı hazırladı. 1939 yılında Ordinaryüs Profesör oldu. Türkiye'de ilk defa İş Hukuku derslerini ihdas etti, müfredat programını hazırladı ve hocalığını yaptı. 1938 - 1942 yılları arasında İstanbul Üniversitesi Hukuk Fakültesi Dekanı idi. 1947yılında Hür Fikirleri Yayma Cemiyeti'ni kurdu. 1952'de Pakistan'da, 1959'da Ürdün'de toplanan İslâm Kongreleri'nde ve 1959'da Almanya'da toplanan Hukuk Kongresi'nde Türkiye'yi temsil etti.
27 Mayıs 1960 İhtilâli'nden sonra, Milli Birlik Komitesi tarafından, 147 öğretim üyesi içerisinde üniversiteden uzaklaştırıldı. Daha sonra 147'lerin özel bir kanunla üniversiteye dönmelerine imkân sağlanmasına rağmen Başgil, konuyu bir haysiyet meselesi olarak kabul ettiğinden dönüş hakkını kullanmadı. 10 Nisan 1961'de emekliliğini istedi ve politikaya girdi.
15 Ekim 1961'de Adalet Partisi Samsun listesinden bağımsız aday olarak Cumhuriyet Senatosu üyesi seçildi. Türkiye Büyük millet Meclisi'nin açılmasından sonra Cumhurbaşkanlığı'na adaylığını koydu. Bazı baskılardan dolayı adaylıktan çekildi ve bunun akabinde de Cumhuriyet Senatosu üyeliğinden istifası istendi.. Daha sonra, "Politikanın mizacına uygun olmadığı gerekçesiyle istifa ettiğini" açıklayarak konuyu kapattı. Yurt dışına giderek Cenevre Üniversitesi'nde Türk Tarihi ve Türk Dili Kürsüleri'nde başkan olarak görev yaptı.
1965 yılında, yaş haddinden emekliye ayrılarak Türkiye'ye geldi. 17 Nisan 1967'de vefât etti. Kabri, İstanbul'da Karacaahmet Mezarlığı'ndadır.
Ordinaryüs Profesör Doktor Ali Fuat Başgil, hayatı boyunca ilmin haysiyetini ve şahsî vakarını korumasını bilmiş, bir Anayasa hocası ve hukuk adamı olarak gerektiğinde kanaatlerini sözlü ve yazılı olarak açıklamıştır. Siyâsî, sosyal ve hukukî sahalarda pekçok eser yazdı. Din ve laiklik konularındaki, 27 Mayıs Ihtilâli hakkındaki görüşleri büyük ilgi uyandırmıştır.
