Варлаам родился в Новгороде в богатой семье. В миру он носил имя Алекса Михалевич. Согласно местному новгородскому преданию, родители преподобного жили на Софийской стороне города, в Неревском конце. Впоследствии место, где провел юные годы будущий великий подвижник, было отмечено крестом, а затем часовней.

После смерти родителей Алекса решил покинуть мир и поселиться в пустынном месте на берегу реки Волхов. Место это называлось Хутынь. (По преданию, Хутынь значило: худое место; некогда здесь будто бы обитала нечистая сила.) Подвижник не один пришел сюда для подвижнической жизни. Вместе с ним были и другие новгородцы, также выходцы из знатной и богатой семьи — Порфирий (Прокша) Малышевич и брат его Федор. Позднее Алекса принял пострижение от некоего иеромонаха. Он срубил себе небольшую келью и жил отшельником; монастырь же на этом месте устроился позже, уже незадолго до смерти святого.

О том, насколько сурова была отшельническая жизнь святого, можно судить по его веригам и власянице, которые впоследствии хранились в Хутынском монастыре. Вериги, которые святой Варлаам носил на теле, состояли из железных звеньев четырехугольником с большими, железными же крестами на груди и спине.

Слух о подвижнике разошелся по округе, и многие стали приходить к нему, чтобы получить благословение и послушать его наставления. Среди них были и князья, и бояре, и простые люди. Житие приводит слова, с которыми преподобный Варлаам обращался к приходящим к нему. «Дети мои! Остерегайтесь разных пороков: зависти, клеветы, гнева, лжи, лихоимания, пристрастного суда; оставьте ложную присягу, воздерживайтесь от блуда, особенно имейте кротость и любовь — мать всему доброму. Исполните это, чтобы не лишиться вечных благ, обещанных Господом всем праведным».

Еще при жизни преподобный прославился даром чудотворения и предвидения. Житие рассказывает о нескольких случаях, когда дар этот проявился явно для всех. Однажды новгородский князь Ярослав Владимирович, правнук Владимира Мономаха (в конце XII столетия он несколько раз княжил в Новгороде; случай, о котором идет речь, имел место около 1190 года), пришел к Варлааму для беседы. «Буди здрав, добрый князь, и с сыном твоим», — сказал ему преподобный при встрече. Князь очень удивился, потому что у него не было сына; но придя домой, узнал, что за время его отсутствия у него родился сын. По просьбе князя Ярослава Варлаам крестил новорожденного.

Другой случай может показаться еще более удивительным, но он свидетельствует о том, что святой смотрел на мир не так, как обычные люди, и видел то, что было скрыто от прочих. Как-то раз на новгородском мосту преподобный встретил толпу людей, которые собирались сбросить в реку некоего человека, уличенного в преступлении. Взглянув на осужденного, преподобный Варлаам попросил людей отдать ему преступника: «Он загладит вину свою на Хутыни». Из уважения к пустыннику люди отдали ему осужденного. Варлаам отправил его в монастырь и приставил к работам. Впоследствии этот человек сделался иноком Хутынского монастыря. В другой раз преподобный опять проезжал через мост и вновь увидел, что новгородцы хотят сбросить в реку осужденного. Родственники осужденного стали просить святого спасти несчастного от смерти. Но на этот раз Варлаам молча проехал мимо. Когда недоумевающие ученики спросили его, почему он спас одного, но не оказал той же милости другому, преподобный отвечал: «Я сердечными очами увидел, что первый осужденный, которого я попросил у народа, был осквернен многими грехами и осужден справедливо; но когда судия осудил его, он раскаялся. Я увидел, что он имеет веру на спасение, и выпросил его себе на поруки и устроил его, как было угодно Господу. Второй же был осужден несправедливо и вопреки закону; он был невиновен. Я видел, что он умирает мученической смертью и ему уготован венец от Христа; ему не нужно моей молитвы ко Христу».

Вот еще один случай, о котором рассказывает Житие. Однажды преподобный послал монастырских рыбаков ловить рыбу. Улов оказался очень хорош; среди прочих рыб был пойман огромный осетр, но рыбаки решили его скрыть и принесли в монастырь только мелкую рыбу. Разбирая рыбу своим посохом, Варлаам спросил: «Детей вы принесли, а куда девали мать?» Устыженные рыбаки покаялись и принесли спрятанную рыбу.

Один случай прозорливости преподобного впоследствии был увековечен в истории Новгорода. Однажды, накануне Петрова поста (в июне), Варлаам пришел к владыке Гавриилу (Григорию), брату святого Иоанна Новгородского. Отпуская его от себя, святитель попросил, чтобы старец побывал у него спустя неделю. «Если Господу угодно, — отвечал преподобный, — в пятницу первой недели поста приеду к тебе на санях». Архиепископ удивился, что старец обещает приехать к нему на санях в летнюю пору, но ничего не сказал. Через неделю же, действительно, выпал глубокий снег и ударил мороз. Когда старец (и в самом деле на санях) приехал к владыке, святитель начал скорбеть, что мороз может побить рожь. Утешая его, преподобный сказал: «Не скорби, но лучше возблагодари Господа нашего за то, что ниспослал на нас милость Свою. Если бы не послал Он снег и мороз, то черви, в изобилии находящиеся на корню ржи, погубили бы весь урожай. Снег пробудет только один день, а потом наступит теплая погода, и снег вместо дождя напоит землю и умножит плоды земные». И действительно, на другой день стало тепло, снег растаял, а при корнях ржи были найдены погибшие от мороза черви. И был в то лето такой урожай, какого давно не знали в Новгороде. Впоследствии, в память об этом событии, в пятницу на первой неделе Петрова поста в Новгороде ежегодно совершали крестный ход из Софийского собора в Хутынский монастырь.

В конце жизни Варлаам решил устроить на Хутыни монастырь и заложил каменную церковь в честь Преображения Господня. Храм был освящен архиепископом Гавриилом (Григорием) 6 августа 1192 года. Тогда же архиепископ открыл и монастырь. Преподобный Варлаам старался всячески обеспечить свой монастырь средствами к существованию. Он пожертвовал обители пойменный луг, рыбные ловли, село, земли — сенокосы и нивы, а также скот и слуг. До наших дней дошла вкладная грамота игумена Варлаама основанному им монастырю.

О времени смерти преподобного Варлаама существуют разные мнения, основанные на противоречиях, имеющихся в источниках. Летописи XV века называют точную дату кончины преподобного: 6 ноября 1193 года. В проложном же Житии святого рассказывается о том, что незадолго до его смерти в Новгород вернулся из Царьграда (Константинополя) паломник Добрыня Ядрейкович (ставший впоследствии, с именем Антоний, новгородским архиепископом): именно ему Варлаам будто бы и поручил свой монастырь. Однако из древнейшей новгородской летописи достоверно известно, что Добрыня вернулся в Новгород лишь в 1211 (или, может быть, в 1210) году; тогда же он и принял пострижение в Хутынском монастыре, а затем и был избран архиепископом Новгорода. Следовательно, делают вывод исследователи, либо Варлаам умер после 1210/1211 года, либо указание Жития святого на передачу монастыря Антонию неверно.

Местное празднование преподобному Варлааму в Новгороде началось во второй половине XIV века. В XV столетии, при новгородском архиепископе Евфимие Вяжищском, произошло обретение мощей святого. Последовавшие за тем посмертные чудеса святого прославили его на всю Русь как великого чудотворца.

Особенно знаменито чудо, совершившееся над Григорием Тумганом, постельничим великого князя Василия Васильевича Темного. В 1460 году, во время пребывания Василия Темного в Новгороде, Григорий тяжело заболел, так что был близок к смерти. Веруя в чудодейственную силу святого Варлаама Хутынского, он повелел везти себя в Хутынский монастырь. Во сне же ему явился преподобный и обещал исцеление. Обрадованный юноша так говорил своим спутникам: «Если даже на пути застанет меня смерть, все равно — и мертвого везите меня к преподобному». И действительно, дорогою он умер. Мертвым его повезли в обитель. И вот, недалеко от обители мертвец вдруг ожил; прибыв в монастырь, он поклонился преподобному и совершенно исцелился.