盛世才1915年考进上海吴淞中国公学政治经济科，之后又跑到日本明治大学学政治经济学。五四运动那会儿，他觉得光读书救不了国，就投笔从戎，进了云南讲武堂韶关分校学军事。

毕业后跟着教官郭松龄回到东北，在奉军第八旅当排长、连长和参谋，郭松龄还把干女儿邱毓芳嫁给他。1923年郭松龄推荐，张作霖出钱送他去日本陆军大学深造，妻子也一起去了东京女子大学。

1925年郭松龄反张作霖失败被杀，盛世才赶紧脱身回日本，继续完成学业，这期间靠孙传芳、冯玉祥和蒋介石的接济才撑下来。1927年学成回国，他在国民革命军总司令部当上校参谋，后来又去中央军校教欧洲战史，还在参谋本部第一厅当科长。

1930年夏天，新疆省主席金树仁派人到南京找军事人才，盛世才抓住机会，带着家人经苏联西伯利亚铁路年底到了迪化。金树仁对他有防备，给了个督办公署上校参谋的闲职。后来盛世才当了军官学校战术总教官，慢慢接触军官，拉拢学生，培植了自己的势力。

1931年哈密发生民变，甘肃马仲英带兵入疆，金树仁派盛世才当参谋长去剿匪。他在哈密等地打了几场仗，逐步在军中站稳脚跟。1932年马仲英部再次进攻，盛世才出任东路剿匪总指挥，又打了几次胜仗，得了“常胜将军”的名号。

1933年4月12日新疆发生政变，陈中等人赶走金树仁，盛世才率部回迪化，按兵不动观察局势。政变各方实力不够，而盛世才手握兵力，4月14日就被推举为新疆临时督办，刘文龙当临时省主席。从这时候起，他开始实际掌控新疆军政大权。

上台后，盛世才面对各方势力不服，先在6月26日把帮他上台的陈中、李笑天、陶明樾等人枪杀，宣布他们谋叛，又软禁刘文龙，指定朱瑞墀代理省主席，逐步把权力抓到手里。新疆地方大，军阀多，他知道光靠自己那点兵镇不住，就把主意打到苏联身上。

1933年底他派人去莫斯科，表达对共产主义的支持，还展示自己读过的《资本论》等书，声称愿意合作。苏联方面派人考察后，同意提供援助。

1934年苏联以阿尔泰军名义出兵，帮助他击败张培元和马仲英，张培元自杀，马仲英退到南疆。盛世才靠苏联军队、武器和资金，坐稳了位置。

巩固统治期间，盛世才提出六大政策，包括反帝、亲苏、民族平等、清廉、和平、建设，还写教程、挂六星旗。

1935年跟苏联签了500万卢布借款协议，苏联专家帮着修公路、办工厂、勘探矿产，新疆贸易也基本被苏联控制。1936年他给莫洛托夫写信感谢援助。抗日战争爆发后，他标榜抗日，1938年邀请共产党人到新疆开展统一战线工作。

盛世才表面上跟苏联和共产党合作，1938年8月还秘密去莫斯科，加入苏联共产党，拿到了党证。但他真正目的是借力维持个人统治。1941年6月苏德战争爆发，苏联忙于欧洲战事，自顾不暇。盛世才看到形势变了，就决定转投蒋介石。

1942年3月19日，他的弟弟盛世骐被人枪杀，他马上逮捕弟媳陈秀英，逼出供词，声称是苏联顾问和共产党策划的阴谋。以此为借口，1942年9月17日他派军警软禁陈潭秋、毛泽民等共产党干部，随后全部逮捕入狱，总共抓了140多人，包括家属小孩。

盛世才转向蒋介石后，1942年7月蒋介石派朱绍良到迪化谈判。盛世才被任命为第八战区副司令长官、新疆省党部主任委员等职，还加入中国国民党。1943年他取消六大政策，换挂青天白日旗，把苏联人员全部赶走。

1943年9月27日深夜，他下令在迪化监狱秘密处决毛泽民、陈潭秋和林基路等人，用棍棒打昏后用绳索勒死，尸体装麻袋埋在郊外，后来又挖出来拍照，作为向蒋介石表忠的证据。