吴懿,一作吴壹,字子远。他是兖州陈留郡人,叔父吴匡是东汉大将军何进的属官,他的妹妹是蜀汉昭烈帝刘备的皇后。
当时汉灵帝统治下的朝廷朝纲混乱,王室衰微,刘焉为了躲避战乱自请充任交州牧,之后他听董扶说益州有天子之气,改向朝廷请求为益州牧,吴懿的父亲与刘焉交好,因而带着全家随刘焉入蜀。刘焉上任后,在益州抚纳离叛,行宽惠之策,收买人心,替刘瑁纳吴懿妹妹吴氏为妻,暗地里为自立为皇帝做准备。自此之后,因为和益州牧刘焉、刘璋的良好关系,吴懿所在的家族成为巴蜀之地的世家大族。
自赤壁之战后,刘备领有荆州,为实现《隆中对》跨有荆、益的计划,已有意图进攻益州。建安13年,曹操南下之后,刘璋派张松向曹操示好。结果张松人长的难看,没有得到曹操的礼遇,所以张松怀恨在心,之后张松让刘璋迎接刘备入蜀,以增强实力自保,建安十六年,刘璋于是派遣法正、孟达领兵四千人迎接刘备,刘备率领庞统、黄忠、魏延、卓膺等将领入川。刘备入蜀后初期与刘璋关系良好,刘璋更给兵士予刘备和让他督白水军,让他进攻张鲁。建安十七年,刘备与刘璋决裂,并发动战争,刘备率众进攻刘璋,占据广汉郡的涪城,之后刘璋派部将刘璝、泠苞、张任、邓贤、吴懿等抵抗刘备,都被击败,退守绵竹,吴懿为了保全性命向刘备大军投降,投降之后的吴懿被人物讨逆将军。
建安十九年五月,刘备围困成都,刘璋才向刘备投降,至此刘备平定益州,刘备随后大宴士卒,以诸葛亮为军师将军,对有功将佐论功行赏、加官晋爵。同时,采纳刘巴建议,铸直百钱,开办官市,稳定物价,恢复生产,很快巩固了在益州的统治地位,为了巩固自己在益州的地位,获得益州士族的支持,刘备迎娶了吴懿的妹妹,史称“穆皇后”,吴懿也被拜为护军,吴家也由此成为了皇亲国戚。
通过坚持不懈的努力,刘备于赤壁之战后,先后拿下荆州、益州,公元219年刘备在夺取汉中后,称汉中王,建立了蜀汉政权,之后吴懿被升任为观关中都督一职。在刘禅继位之后,吴懿被封为都亭侯。建兴四年,魏文帝曹丕死,其子曹叡继位,缺乏统治经验。诸葛亮抓住有利时机,决定出师北伐。建兴八年秋,司马懿、张郃与曹真等人分三路进攻汉中,诸葛亮贼驻军在城固、赤坂等地,当时下了三十多天的大雨,魏军只能选择撤退,诸葛亮派遣魏延、吴懿等人西入羌中,攻击曹魏凉州地区,在阳溪一带大破费曜、郭淮二人,事后吴懿被封徙亭侯,进封高阳乡侯,并升任左将军。
建兴十二年,诸葛亮在蜀军返程途中病逝于五丈原,杨仪、姜维按照诸葛亮临终的部署,秘不发丧,整顿军马从容撤退。之后刘禅追谥诸葛亮为忠武侯。吴懿在魏延死后成为汉中都督,负责镇守汉中,为蜀国筑起一道屏障,随后吴懿被担任车骑将军,授予节符,领雍州刺史,进封济阳侯,不久后去世。