真田昌幸的次子，幼名弁丸、通稱源次郎。本名真田信繁，現在以真田幸村之名聞名於世、但史料中真田信繁並沒有使用幸村這個名字。
「幸村」之名最早見於大坂之陣57年後寬文12年（1672年）出版的軍事小說『難波戰記』。因為這本小說的流行和高人氣使得幸村之名在後代的史書中反而取代了正式的名字，連德川幕府編纂的『寬政重修諸家譜』以及真田信繁長兄真田信之後代的子孫松代藩也在正史中使用「幸村」之名。
信繁出生於武田信玄在世時的甲斐，當時他的父親是真田家於武田家的人質，真田昌幸原本要繼承甲斐的望族武藤氏而被稱作武藤喜兵衛，也因此信繁幼年名為武藤弁丸，後來真田昌幸因兩位兄長真田信綱和真田昌輝在1575年長篠之戰戰死後回歸繼承真田本家，弁丸也在成年元服後改名真田信繁；其本名「信繁」源自武田信玄之弟武田信繁。
「信」是武田及其庶流甲斐武藤家通字，「幸」則是真田及其本家海野氏的通字：「村」的由來一說是源自信繁的姐姐村松，另外則是信繁的後代子孫仕奉的伊達家當主伊達綱村，也有說是來自詛咒德川家的妖刀村正。
信繁另有法名好白，別名源次郎，還有後來豐臣秀吉賜姓而被稱豐臣信繁，其餘皆非出自史料，如信賀、信仍、昌尚、幸重、信氏、信次、信就、信成等別名，以及傳心月叟或高野山蓮華定院給他的諡號大光院殿月山傳心大居士。
真田信繁少年時期被送往上杉景勝處成為人質，受封北信濃川中島五千石的領地；其後被其父派至豐臣秀吉的大坂城做人質，成為其「馬迴眾」（近侍）。
天正十八年（1590年）參與小田原征伐，與父親真田昌幸、兄真田信幸一同和前田利家、上杉景勝為北國軍之一，越過東山道參與進攻後北條氏。北國軍約三萬五千兵力。首先進攻的是由北條家「御由緒眾」之一的大道寺政繁鎮守的松井田城，並於途中的碓冰卡展開決戰，信繁於此戰中手持十文字槍衝陣殺敵；最後大道寺政繁禁不住北國軍相繼攻落支城的氣勢，於4月20日降伏並帶路，北國軍一路攻落、降伏上野國一帶的城池，接著進入武藏國，隨「五奉行」之一的石田三成進攻北條家臣成田氏長位於武藏國的居城忍城，由於忍城是當時有名的堅城，三成雖以水攻但是失敗，更遭到氏長之妻（當時氏長在小田原城，因此由妻女代守）的反擊，此時真田軍以援軍援助三成軍，信繁率兵猛烈強攻而攻破忍城的一處城門，雖然隨即遭到甲斐姬（氏長之女，後為秀吉側室）的出城反攻，但是信繁仍因為以上的軍功而受到陣中諸將的一時注目。
文祿元年（1592年）朝鮮之役時，陪同豐臣秀吉坐鎮北九州的大本營名護屋城，並官拜從五位左衛門佐，迎娶了大谷吉繼的女兒（大谷溪，又稱安歧、竹林院）。
慶長五年（1600年）關原之戰中和兄長真田信幸（關原戰後改名真田信之）分道揚鏢，同父親脫離德川方轉投石田三成的西軍，協助其父於上田城以二千寡兵拖住了德川秀忠的三萬八千部隊，當中信繁率領小部隊軍勢以游擊戰術翻弄德川軍，配合父親昌幸的戰術成功拖延德川秀忠的進軍行程，令其無法參加關原之戰。
雖然上田城之戰以寡擊眾的成功，但石田三成在關原的失敗，使所有參與西軍的諸侯大名都受到了懲處。德川秀忠因戰敗心生怨憤，原本有意處死真田父子，但在其兄真田信之（其岳父是德川大將本多忠勝）的求情後，與真田昌幸一同被流放，居於紀伊國（今和歌山縣）高野山麓的九度山，其父並在九度山流放的歲月中去世。
慶長十九年（1614年）年10月，他在大坂城豐臣家的召喚下，逃出九度山進入大坂城。真田信繁和猛將後藤基次（後藤又兵衛）等浪人武將皆主張狙擊德川大軍於宇治瀨田河口之地，但遭到城內豐臣家臣的否決，遂著手於大坂城外的平野口構築東西向約180公尺的半圓形防御工事真田丸，這個形同小型要塞的真田丸是為了強化大坂城城牆南方的弱點，並於該年十一月的大坂冬之陣中於此親率五千兵力以挑釁前田軍作為開始，再以鐵砲攻勢大敗德川方數萬大軍，聲名大盛。但大坂冬之陣在德川家康的政治手腕下停戰，而大坂城則因為和解條件而被填埋護城河，更被迫拆除外牆，在冬之陣中發揮重要功能的防御工事「真田丸」也於此時被拆除，信繁等主戰的豐臣軍將領因此大嘆功虧一簣。
而次年的大坂夏之陣之中，淀殿和豐臣秀賴等豐臣方領導人不敢出城迎戰，不接受浪人派武將的意見徹底失敗，而豐臣軍的指揮權錯綜複雜，大野治長、木村重成、及後藤基次和信繁皆只能率領自己的小部隊各自行動迎擊敵方大軍，真田信繁亦死於此役。但在此陣中，真田軍依然靠少量兵力贏取了零星的勝利：先是在1615年6月2日（元和元年（1615年）陰曆五月六日）的道明寺之役中，在譽田一地以三千兵力痛擊了伊達政宗先鋒片倉重長率領的一萬二千鐵砲騎兵隊，當日伊達後方的數萬大軍，包括水野勝成及帶領二萬越後兵的松平忠輝皆為之卻步，不敢正面迎戰真田軍，真田令兵士大喊：「關東軍百萬，沒有一個是男兒！」，悠然於當日回師至大坂城。
次日進行決戰，為1615年6月3日的天王寺之役，德川方以總兵力十五萬團團包圍了大坂城，而豐臣方僅五萬兵士，且實際迎戰者，僅天王寺方面的真田幸村、毛利勝永，和岡山口方面的大野治房（道犬）、北川宣勝、山川賢信共僅約一萬五千的兵力，豐臣秀賴的親衛主力軍卻躲在城內沒有出戰，浪人眾中領有最多兵力的前土佐國主長宗我部盛親甚至更帶領所部退至城北方準備逃命。
按照正史和《德川家康傳》的記載，原本大坂城方的軍議計畫是由真田與毛利兩軍在天王寺纏住德川方十多萬先頭部隊，再由明石全登率所部繞至家康後方偷襲本陣。但決戰開始，毛利軍提早的鐵砲射擊造成德川大軍不敢推進，毛利軍先擊破殺死了本多忠朝後更擊破秋田實季、淺野長重，接著擊退真田信吉（真田信之之子）總計約五千五百兵力，佈陣於茶臼山的信繁見到德川大軍遲遲不敢推進，明石全登無法偷襲的情況下，真田遂毅然決然率領大谷吉治、渡邊糾、伊木遠雄等三千五百人正面突擊松平忠直一萬五千的越前軍，同時淺野長晟軍在越前軍旁的行動被誤認為叛逃至豐臣方，造成德川士兵士氣崩壞；毛利軍四千兵力也筆直的接連突破德川軍的先鋒進至第二陣接著突破諏訪忠澄、榊原康勝、仙石忠政、保科正光、小笠原秀政、小笠原忠脩總計約五千四百兵力，接著再擊退德川軍第三陣酒井家次、相馬利胤、松平忠良約五千三百兵，真田軍則在突破松平忠直大軍後， 直接突潰家康本陣一萬五千大軍，德川本陣兵士四處逃散，最壞的情況家康身邊只有小栗正忠一人跟著逃命。
面對真田和毛利的決死突擊，德川家康一度想要自盡，但最後家康本人脫逃，信繁僅見到德川本陣留下的，因德川兵士慌亂而沒帶走的家康馬印，隨後岡山口的藤堂高虎、井伊直孝從左包圍真田、毛利軍，毛利勝永將其兩軍擊退後和真野賴包撤退，撤退中勝永引爆早先埋入土中的爆藥，大破藤堂高虎抵制住了德川軍的追擊成功撤退。另一方面，松平忠直的越前兵在重新整理好軍勢後佔領了茶臼山堵住去路，真田軍視死如歸奮力死戰，壯烈地戰至最後一兵一卒，最後信繁力盡遭到松平忠直的鐵砲大將西尾宗次以槍刺殺而死，真田軍全滅。 另有一說，信繁成功撤退至安居天神社，企圖回到大坂城再戰，但此時信繁擁有的士兵已經寥寥無幾，撤到神社後信繁和其士兵在那裏休息，這時突然遭到松平忠直部隊的突擊，全員壯烈戰死。 真田信繁從此名留青史，左衛門佐成了稱呼真田信繁的專有官職，而其延襲自武田家統一赤色旗幟和軍裝的部隊－赤備也成了勁旅的代名詞（雖現今真田博物館所留下的鎧甲顯示並非全部赤色，但其旗幟是全紅鑲上金黃色細線「總赤地金線」）。江戶時代時，信幸（信之）的後代成為了藩主或旗本，真田氏在政治舞台上仍然活躍。也出現了不少以別名「幸村」為藍本的說書和戲曲，如真田十勇士。因此，反而以真田幸村而不是本名信繁廣植在人們心目中。
德川本陣在歷史中只有兩次崩潰，第一次是在三方原之戰時，當時羽翼未豐的德川軍一萬步卒遭到三萬武田信玄騎兵隊攻擊而潰敗；而這一次德川本陣前方有一萬五千越前軍，周邊部隊十二萬，本陣亦有一萬五千人（包含薪俸千石以上的御林軍：五千人精銳旗本。），卻被真田幸村三千五百兵力突潰本陣，足可見其英勇壯烈。