永禄四年（1561年）出生，初名吉川经言。

永禄十三年（1570年）首度出征，参与攻击 尼子胜久的战斗。

此后，身为安艺毛利一族的经言追随父亲 吉川元春转战各地。 元龟三年（1572年） 经言入继吉川氏庶流宫庄氏。 织田信长死后， 羽柴秀吉迅即成为了天下人。毛利家与秀吉进行友好外交。经言以人质的身份被送至羽柴秀吉，与同为人质的 小早川秀包一起长大。 天正十五年（1587年），由于兄长 吉川元长在父亲元春死后一年于九州岛津征伐之阵中病死，次男元氏继承了繁泽家，所以经言继承了本家吉川家。 毛利辉元将 毛利氏的「广」一字赐予经言（“广”字出于毛利氏的祖先 大江广元的名字）。这个时候，经言易名广家。天正十九年（1591年），羽柴秀吉透过毛利辉元封广家出云、伯耆、隐岐12万石，以出云富田城为居城。此后，在毛利两川的制度下，广家作为毛利辉元的先锋于九州丰前、肥后 一揆镇压和出兵朝鲜等战役均建立战功。

广家与父亲和哥哥一样是一位勇将，而且更一位是 智将，秀吉曾高度评价广家在 吉川元春和 小早川隆景死后支撑着毛利家的那种手腕。参阵文禄、 庆长之役时，广家亦曾有在 蔚山城以寡兵击破大军的漂亮的战绩，难怪世人评价“只要有吉川广家，即使没有小早川隆景，毛利家也不会发生政道没邪门歪道，弓箭衰弱的事吧。”

文禄元年（1592年） 三月， 丰臣秀吉出兵朝鲜（ 文禄之役），编成一番队至九番队总势十五万八千人侵略朝鲜。三十一岁的广家参亦有参阵，并屡立战功，如在 碧蹄馆之战，以先锋队四番队的身份，在 宇喜多秀家、 小早川隆景的指挥下，大破明军总指挥官 李如松的军队。

庆长二年（1597年）秀吉动员十四万大军，第二次出兵朝鲜（ 庆长之役）。六月，吉 川军的吉川广家、 益田元祥登陆釜山，与同在朝鲜战场的 毛利秀元队合流。十二月廿二日，明将 杨镐、 麻贵，朝鲜都元帅 权栗率领明朝、朝鲜联军五万七千人大举进攻 加藤清正、 浅野幸长守卫的 蔚山城。当时蔚山城只有日兵三千人，加上蔚山城刚刚完工及兵备不足。面业 中朝联军五万七千人，落城只是时间的问题。

日军诸将退入城中举行军议，商讨对策。广家发言：“眼下敌方的大军的确很庞大，但龟缩在城中是败亡的先兆，倒不如出城轰轰烈烈的作战。”决战时，广家横刀立马，领军渡河向敌军冲杀。城上诸将见到广家，非常佩服广家的无畏精神，纷纷出城作战，加上其后日方一万三千人的增援，日方顺利击退中朝联军。　中朝联军向 庆州撤退。 加藤清正对广家站在最前头冲向敌阵表示赞赏，并自己的马标送给了广家。广家之勇名传遍诸将。据说之后秀吉曾说：“普通带领三万、五万人的将领也不及广家。”

丰臣秀吉死后， 德川家康露出夺取天下的野心。这个形势令毛利家内部产生两派。一派以 安国寺惠琼为首，与 石田三成等文治派友好；一派以广家为首，自 九州征伐以来与加藤清正等武断派友好。石田三成与加藤清正又因 文禄庆长之役变得势成水火，遂使毛利家内部变得越来越复杂， 毛利元就苦心创建的毛利两川体制逐渐瓦解。

庆长五年（1600年）三成起兵反抗家康，爆发关原之战。 毛利辉元被 石田三成、 安国寺惠琼等人推举为西军的总大将。作为毛利笔头家臣的广家获悉后大为愤怒。

广家深信秀吉死后家康已是“次之天下殿”，天下已经倾向家康，与家康抗战只会灭亡毛利家，遂与安国寺惠琼发生激烈的争论，并搬出祖父元就“不求天下，只求守成”的遗命。当时除了广家，还有 益田元祥、穴户元次、熊谷元直和椙森元缘等人反对加入西军。结果，安国寺惠琼以已答应石田三成为由，毛利辉元将会加入西军。不满的广家为了主家的安泰，在 黑田长政的引导下，透过家康的重臣 本多忠胜和 井伊直政向家康澄清毛利辉元与西军起兵无关，全是 安国寺惠琼安排，并在与井伊直政、本多忠胜、 福岛正则、黑田长政 连署下，与家康私下缔结“毛利家不参加战斗”的约定，以换取毛利家领地一百二十万石的安堵。为了掩饰自己与家康的私通，广家在西军对 伊势安浓津城的攻击中，显示出惊人的奋斗样子，获得了西军诸侯的称赞。

关原战场上，广家为确保不战协定的实行，自愿为毛利军团的先锋，以封杀毛利军团的行动。 南宫山北面山脚以吉川广家的三千人为前线，后面的山上则有 毛利秀元的一万五千人驻守。他们两队之间的东面由 安国寺惠琼一千八百人负责防御。决战时，安国寺惠琼不断催促毛利秀元下山应战。广家向毛利秀元宣示 德川家康答应 毛利氏领地安堵的信件，遂使毛利秀元打消参战的念头，严守中立。广家对东军的胜利间接作出贡献。

关原之战以东军家康方面的胜利结束，最初家康因与广家有私通约定而放过毛利家。可是及后家康发现 毛利辉元下令毛利家参与西军对 四国赞岐的征伐，违反了广家所许下的不战约定，表示要没收毛利辉元的领地，同时对有功的吉川广家封赏周防，长门二国。广家向家康求情，表示毛利辉元已认罪，广家愿意以功赎罪，以保全 毛利氏。故此， 德川家康没收了毛利辉元一百二十万石的八国领地，只保留周防、长门二国共三十七万石。 德川把毛利家部分的领地—岩国三万石封予广家以示感谢（二代藩主广正时增至六万石）。吉川广家成为岩国藩的藩祖。广家的“老朋友” 安国寺惠琼就没有那么幸运了。安国寺惠琼连同 石田三成与 小西行长一共三人在十月一日先在京都游街示众，然后在京都的六条河原被斩首。

吉川家的岩国藩不被幕府承认为独立的 藩国而以毛利家的支藩对待，直至关原之战两百六十八年后的明治元年（1867），岩国藩才被承认为独立的藩国。

庆长十九年（1614年）十二月， 广家隐退，让位与嫡男广正，是为岩国藩的第二代藩主。1616年（元和2年）退出藩务，但是广家仍然掌握实权，按 一国一城令废除 岩国城，又制订法规。 宽永二年（1625年） 九月廿一日，一生为主家安泰而奔走的广家走完自己波澜壮阔的一生，于玖珂郡的通津病故，享年六十五岁，法名“全光院殿中严肃如兼大居士”。

吉川广家为了保全毛利家的安泰而不懈奔走。然而，毛利本家却对广家的行为有所指责，被毛利家视作出卖本家的内通者，受尽到毛利家臣的白眼，特别是在关原之战代替辉元作战的秀元，据说终身没有宽恕广家。独自私通家康令其他的家臣难以容忍。广家以至吉川家只被毛利本家称为“岩国领主”，而不是“藩主”。