1920年拜法国著名画家达仰为师。
1921年离开巴黎，转至经济萧条的德国柏林，求学于画家阿尔图尔·康波夫。
1925年与游历法国的黄孟圭结伴，途经新加坡回国。田汉在上海举行“消寒会”，向文化界人士介绍和举荐徐氏及其作品。
1926年春日，返回法国。夏季，至比利时首都布鲁塞尔并在此临摹艺术大师约当斯的《丰盛》，受益匪浅。自感这一年是创作最多的一年，其中不乏得意之作，如油画《箫声》、《睡》等。
1927年先后游历了瑞士及意大利的米兰、佛罗伦萨、罗马等地，观赏到众多名家画作。5月，法国国家美术展览会展出其作品9件。秋，抵达上海，任国立第四中山大学（后改称中央大学）艺术系教授。
1928年1月，与田汉、欧阳予倩组织“南国社”。在上海成立南国艺术学院，担任绘画科主任。2月，应南京中央大学的聘请任艺术系教授。10月，任北平大学艺术学院院长，年底辞职。
1929年专职在南京中央大学任教。在第一届全国美术展览会《美展汇刊》上连续发表《惑》、《惑之不解》等文章，批判了欧洲美术界的现代形式主义艺术流派及其对中国的影响。提倡绘画的写实性、创新性。
1930年完成油画《田横五百士》。夏，在江西南昌走访民间木雕艺人范振华。
1931年春，在比利时首都布鲁塞尔举办个人画展。完成《九方皋》第七稿。
1932年在参照南齐谢赫提出的中国画“六法”论的基础上，根据西洋绘画的艺术法则提出了在素描创作上应遵循的“七法”。
1933年完成油画《徯我后》。应法国国立美术馆之邀前往巴黎举办中国近代绘画展。
1934年游历意大利威尼斯、佛罗伦萨、罗马等历史文化名城。至德国柏林、前苏联莫斯科和列宁格勒等地举办中国近代画展，宣传中国传统绘画。此次欧洲之行，在法、比、德、意、苏共举办展览7次，在各大博物馆、大学中成立四处“中国近代美术展览室”。这次中国近代绘画的欧洲巡礼引起了各国的普遍重视，宣传了中国绘画艺术。8月，返回南京。
1935年捐献作品及收藏，拟在广西桂林独秀峰下建一美术馆，由于全国抗战爆发，未能实现。
1936年与汪亚尘、颜文梁等人组织画会“默社”。创作《逆风》、《沉吟》、《柳鹊》等画作。
1937年在香港、广州、长沙等地举办画展。在香港购得视为自己生命的吴道子画《八十七神仙图》卷。10月，随中央大学内迁赴重庆。创作《巴人汲水》。
1938年继续在中央大学艺术系任教。接受印度著名诗人泰戈尔的邀请筹备赴印办展览。10月，携大批作品离开重庆。
1939年在新加坡举办筹赈画展。在印度国际大学举办中国近代画展。
1940年继续在印度逗留，与泰戈尔结下深厚的友谊。在加尔各答举行作品展。完成中国画《愚公移山》。
1941年由印度回国，途经槟城、怡保、吉隆坡等地，举办画展，并将几年来卖画所得近10万元美金全部捐出用于抗战救灾。
1942年在云南保山、昆明举办画展。至重庆，继续在中央大学艺术系任教。在重庆磐溪筹备成立中国美术学院。
1943年继续主持筹办中国美术学院。在重庆举办画展。
1944年因长期过度疲劳，患严重的高血压及慢性肾炎，在中央医院治疗7个月，作品锐减。
1945年与蒋碧微女士离婚。大病未愈，仍坚持在中央大学艺术系任教。在郭沫若起草的《文化界对时局进言》上签名，主张废除国民党的一党专政。
1946年1月，与廖静文女士结婚。担任北平艺术专科学校校长，招纳吴作人、李桦、叶浅予、冯法祀等一批有才华的进步美术家执教。担任北平美术工作者协会名誉会长。
1947年发表《新国画建立之步骤》、《当前中国之艺术问题》等重要文章。
1948年与夫人廖静文拒绝随国民党南迁，团结北平艺术专科学校全体师生员工保护学校。与吴作人、艾中信、董希文、冯法祀等人成立综合性艺术团体“一二七艺术学会”。
1949年出席在前捷克斯洛伐克共和国首都布拉格举行的第一届保卫世界和平大会、中华全国文学艺术工作者代表大会。当选为全国文联的全国委员、文联全国委员会常务委员、第一届全国政协代表和北京市人民政协委员。任中央美术学院院长。
1950年在全国战斗英雄、劳动模范代表大会上为战斗英雄画像。为创作《毛主席在人民中》画了大量速写和构图。
1951年抱病到山东导沭整沂水利工程工地体验生活，为劳模、民工画像，搜集反映新中国建设的素材。7月，患脑溢血，半身不遂。
1952年抱病卧床一年有余，脑溢血病症尚未完全消除。自9月起，加强身体锻炼。
1953年抱病指导中央美术学院教学工作，为结业班的学生讲课，为教员油画和素描进修小组上课。为抗美援朝的志愿军画《奔马》。9月23日，担任第二次文代会执行主席，脑溢血症复发。26日晨，逝世于北京医院。周恩来总理前往吊唁。入葬北京八宝山革命烈士公墓。
