趙孟兆頁字子昂，宋太祖子秦王德芳之后。其五世祖秀安僖王子翶，即宋孝宗父。其四世祖為崇憲靖王趙伯圭，孝宗賜宅第于湖州，故孟兆頁為湖州人。曾祖名師垂，祖父名希永，父名與山言，皆為宋朝大官。元朝贈師垂為集賢侍讀學(xué)士，希永為太常禮儀院使并封吳興郡公，與山言為集賢大學(xué)士，封魏國公。

　　孟兆頁自幼聰敏，讀書過目不忘，下筆成文。十四歲因其家世代為官亦入補(bǔ)官爵，并通過了吏部選拔官員的考試，調(diào)任真州司戶參軍。宋亡后居家，更致力于學(xué)問。

　　至元二十三年(1286)，行臺侍御史程鉅夫奉詔搜訪隱居于江南的宋代遺臣，將孟兆頁引見世祖。世祖見孟兆頁才氣豪邁，神采煥發(fā)，如神仙中人，大喜，使坐于右丞葉李之上。當(dāng)時(shí)朝廷方設(shè)立尚書省，命孟兆頁起草詔書，頒布天下。世祖看了詔書后稱贊道“：說出了朕心中所要說的話?！背⒄偌俟儆谛滩?，商討制定刑法。大家認(rèn)為凡貪贓滿至元寶鈔二百貫者，論死罪。孟兆頁則認(rèn)為太重，因?yàn)殁n法創(chuàng)立后的幾十年內(nèi)，已大幅度貶值，以貶值之鈔來決定人之生死，不足采取。有人見他年少，又是來自南方，不了解元朝國情，指責(zé)他反對以至元鈔來定罪，是想阻礙至元寶鈔的流行。孟兆頁理直氣壯地反駁，指出：“刑法是關(guān)系到人命的生死，必須分別輕重。孟兆頁奉詔參與商議，不敢不言。你不講道理，企圖以勢壓人，這是不行的！”這人啞口無言。世祖打算重用孟兆頁，但遭到一些人的阻止。

　　至元二十四年(1287)六月，授孟兆頁兵部郎中之職，兵部總管全國驛站，當(dāng)時(shí)來往使臣的飲食費(fèi)用比過去增加了幾十倍，當(dāng)?shù)毓俑疅o力供給，只有強(qiáng)取于民，不勝騷擾，請中書省以增加鈔幣解決。但當(dāng)時(shí)至元鈔不能通行，朝廷派尚書劉宣與孟兆頁一同至江南查辦行省丞相貫徹執(zhí)行鈔法不力之罪，左右司官及諸路官均遭鞭打。然而孟兆頁卻不笞一人。回京后丞相桑哥對他這種寬容大加譴責(zé)。

　　當(dāng)時(shí)有個(gè)叫王虎臣的官員，揭發(fā)了平江路總管趙全的違法事實(shí)，朝廷命虎臣去查處。右丞葉李堅(jiān)持奏請不可派虎臣，世祖不聽。孟兆頁進(jìn)言說：“趙全違法固當(dāng)問罪，但虎臣以前在平江也常常強(qiáng)買民田，縱令下屬臣僚奸詐營利。趙全曾多次與他爭斗，虎臣懷恨在心。今派虎臣去，必然陷害趙全；縱然查出趙全不法事實(shí)，人們也不能不有所懷疑?！笔雷孢@才明白過來，改派別人去處理。帝聞孟兆頁家境素來清貧，賜鈔五十錠。

　　至元二十七年(1290)，升孟兆頁為集賢直學(xué)士。這年地震，北京尤其劇烈，死傷數(shù)十萬人，世祖為之憂心如焚。皇帝駐于龍虎臺，派阿剌渾撒里回京，召集賢、翰林兩院官會議，詢問此次天災(zāi)發(fā)生的原因及消災(zāi)的辦法。但這些官員害怕丞相桑哥的淫威，不敢說實(shí)話，只是泛引《經(jīng)》、《傳》及五行災(zāi)異的話，以修人事、應(yīng)天變來回答，不敢觸及時(shí)政。在此以前，桑哥遣忻都及王濟(jì)清理全國錢糧，大加搜括，已征入數(shù)百萬，未征者還有數(shù)千萬，弄得民不聊生，相繼自殺。逃入山林者，官府發(fā)兵追捕，無人敢來勸阻。孟兆頁與阿剌渾撒里非常友好，勸他去奏請皇上大赦天下，免除賦稅，這樣就可能消弭天災(zāi)。阿剌渾撒里按照孟兆頁的意見向皇帝奏稟，并得到皇帝的允許。詔書已經(jīng)草擬好了，桑哥大怒，說這不是皇上的旨意。孟兆頁挺身而出對桑哥說：“百姓死亡已盡，那些未征上來的錢糧到哪里去征？若不及時(shí)免除，以后若有人將此未征之?dāng)?shù)千萬錢糧作為損失而歸咎于尚書省，這豈不深深連累了丞相？”桑哥明白其利害，同意全部免除，人民因而得救。

　　世祖曾問孟兆頁，葉李與留夢炎哪個(gè)好。孟兆頁說：“夢炎是我父親的摯友，為人莊重厚道，很自信，多謀能斷，有大臣之才。葉李所讀的書我都讀過，他所知所能的事，臣都能知能辦。”世祖說：“你是認(rèn)為夢炎比葉李要賢嗎？但是，夢炎在宋朝為狀元，位至丞相，而在賈似道欺上誤國之時(shí)，夢炎卻對賈似道阿諛順從。葉李當(dāng)時(shí)雖為平民，卻敢于上書朝廷，斥責(zé)賈似道，顯然賢于夢炎。你因?yàn)閴粞资悄愀赣H的摯友，不敢非議，可賦詩以規(guī)勸他?！泵险醉撡x詩一首，其中有“往事已非那可說，且將忠直報(bào)皇元”之語，世祖看后大加贊賞。孟兆頁退朝后對奉御徹里說“：皇上在談?wù)撡Z似道誤國時(shí)，責(zé)備留夢炎當(dāng)時(shí)不敢指責(zé)。如今，桑哥的罪惡甚于似道，而我等不加指責(zé)，將來如何能推卸責(zé)任？然我畢竟不是皇上親信之臣，說話皇上必不聽從。侍臣中讀書知理、慷慨有氣節(jié)而又為皇上所親信的人中，沒有能超過你的。捐出自己生命而為百姓除害，是仁者之事，希望你能這樣！”徹里果然向世祖揭發(fā)桑哥的罪惡。世祖大怒，命衛(wèi)士掌嘴，徹里口鼻血涌，倒在地上。再問，徹里還是斥責(zé)桑哥罪行，大臣也相繼指責(zé)桑哥，于是世祖將桑哥按罪誅殺，并廢除尚書省，凡有罪的大臣也統(tǒng)統(tǒng)罷官。

　　世祖有意讓孟兆頁參與中書省政事，孟兆頁堅(jiān)持不肯。他預(yù)料，久在君王身邊，必受人嫉妒，故極力請求到外地任職。至元二十九年(1292)，出任同知濟(jì)南路總管府事。當(dāng)?shù)赜袀€(gè)叫元掀兒的人，在鹽場服役，因不勝艱苦而逃走。其父誣告是同服勞役的人將掀兒殺害了。孟兆頁懷疑其中有冤情，不立即判決。過了一月，掀兒自己回歸鹽場?？ぶ腥硕挤Q贊孟兆頁料事如神。僉廉訪司事韋哈刺哈孫，性情暴虐，因孟兆頁不順?biāo)囊猓杩谥袀?；恰逢朝廷要修《世祖?shí)錄》，召孟兆頁還京，這才無事。其后，調(diào)孟兆頁為汾州知州，還未成行，又令他書寫金字《藏經(jīng)》，接著又任命為集賢直學(xué)士、江浙等處儒學(xué)提舉，后調(diào)任泰州尹。

　　至大三年(1310)，召孟兆頁回京師，授翰林侍讀學(xué)士，命與其他學(xué)士共同撰寫祀南郊祝文。在擬定殿名的問題上，與其他人意見不合，告假還鄉(xiāng)。仁宗在東宮時(shí)，就聞知孟兆頁之名，即位后召他任集賢侍講學(xué)士、中奉大夫。延..元年(1314)，改任翰林侍講學(xué)士，后又任集賢侍講學(xué)士、資德大夫。延..三年，拜翰林學(xué)士承旨、榮祿大夫。帝待他甚厚，只呼其字而不呼其名，在與侍臣談?wù)撐膶W(xué)之士時(shí)，把孟兆頁比作唐代李白、宋代蘇子瞻，稱贊他品行純正，博學(xué)多聞，書畫絕倫，又精通佛學(xué)及老莊之學(xué)，這些都是人所不及的。不樂意的人想離間仁宗與孟兆頁的親密關(guān)系，仁宗不加理會。既而又有人上書，奏請朝廷不能讓孟兆頁參與編修國史。仁宗說“：趙子昂是世祖皇帝選拔的重臣，朕特加優(yōu)待，讓他在館閣從事著述，傳之后世，你們口羅嗦些什么？”賜孟兆頁鈔五百錠，叮囑侍臣：“中書總說國用不足，這筆賞金他們必不肯付與，可從普慶寺庫存中支給?！泵险醉撛鴶?shù)月不至宮中，帝問左右，都說孟兆頁年老畏寒。帝令御府賜與貂鼠皮裘。

　　孟兆頁原是因程鉅夫的舉薦而以兵部郎中起家的。后來鉅夫任翰林學(xué)士承旨時(shí)辭官歸家，朝廷以孟兆頁代之。孟兆頁就任后，先去拜謁鉅夫，然后再入翰林院視事，當(dāng)時(shí)傳為士大夫的佳話。延..六年(1319)，獲準(zhǔn)南歸。仁宗又遣使催他回朝，因病未能成行。至治元年(1321)，英宗遣使到孟兆頁家中，命他書寫《孝經(jīng)》。二年六月病卒，年六十九歲。追封魏國公，謚“文敏”。

　　孟兆頁的著作有《尚書注》、《琴原》、《樂原》，其詩文音律清新，含義深遠(yuǎn)，讀之使人有飄然出世之感。其篆、籀、分、隸、真、行、草書，無不為古今之冠，因以書法聞名天下。天竺僧人，數(shù)萬里來求其字歸，國中視為珍寶。其畫山水、木石、花竹、人馬，尤為精致。前史官楊載，說孟兆頁之才為書畫所掩蓋，知其書畫者不知其文章，知其文章者不知其經(jīng)邦濟(jì)世之學(xué)。人們認(rèn)為這是深知孟兆頁才能的評語。其子趙雍、趙奕，都以書畫知名。