黄乃裳 出生于福州府闽清县六都湖峰村，家中世代务农，其父兼为木匠，家境贫寒。黄乃裳少年时半耕半读，以奉养家庭。

同治五年（1866年），基督教美以美会的薛承恩、谢锡恩、李承恩等牧师来闽清传教，黄乃裳与他们研讨教理，是年十一月，黄乃裳与其叔黄福居受薛承恩牧师洗礼，皈依了基督教。信教之初，黄乃裳等人受到了村民的排挤，但由于村人同属于一个宗族，教徒们并没有受到更大的伤害。后来，皈依者渐多。1867年冬，许扬美牧师被派到闽清传道，将黄乃裳收为助手，授劝士职，并向他讲授圣经。自此黄乃裳开始研修英文，接触和学习西方文化知识。谈到皈依基督教的原因，黄乃裳认为他因为信仰孔孟之道的人言行不一而感到困惑，而在基督教中才找到了胜诸罪恶的途径。 

同治八年（1869年），黄乃裳母亲去世，他一度哀伤成疾。这一年，黄乃裳考进为美以美年议会会员，派主福州东街福音堂传教。1871年起，随许扬美牧师在古田、尤溪、沙县、顺昌、洋口、延平等地传教。1873年夏，黄乃裳与元配谢氏结婚，谢氏是侯官五都谢必福的长女，毕业于公理会保福山中女学校。是年秋，被推举为美以美年议会书记，并连续5年担任该职。

1871年，黄乃裳被保灵牧师（Rev.S.L.Baldwin）聘为文案，此后翻译《美以美会纲例》，作《拜日学之庇哩亚问答》百余册，主办《郇山使者》月报数十册，同时也帮助薛承恩牧师翻译《天文图说》、《圣经图说》和《卫斯理传》，帮助武吉林牧师翻译《丁大理传》、《哥林多注》等书籍，并在业余从事用福州语翻译旧约但以理书的工作。

黄乃裳力倡建立福音、培元、英华3个教会书院。光绪七年（1881年），福州初设英华书院，面对教会中一部分传教士的反对，黄乃裳和英华校长武林吉等人力挺在英华、福音、培元三校传授英文和科学，并与二弟黄乃英等人参与授课。 

在教会期间，黄乃裳有感于教会中缺乏有重大社会影响力的文人学士和上流社会人才，因此他决定走上传统的科举道路，通过科举仕途来扩大基督教的影响。光绪三年（1877年），黄乃裳以第二名中了秀才。光绪甲申年（1884年），黄乃裳父亲病故。光绪二十年（1894年），黄乃裳以第三十名中举人。 

光绪二十年（1894年），中日甲午战争爆发。在黄海海战中，黄乃裳的三弟，担任致远舰副管带的黄乃模与邓世昌一起殉国。黄乃裳深慨国家内忧外患，政治腐败，社会堕落，于是弃八股而从新学。他在北京结交了康有为，并参与了公车上书运动。1896年，在福州创办了福建最早的报纸《福报》，鼓吹维新。

光绪二十三年（1897年）入京会试，被选为拔贡。八次上书要求维新。戊戌变法开始以后，结交六君子，并向李鸿章、翁同和讲述新学，与丁韪良、刘海澜讨论变法维新。变法失败之后，遭清政府通缉，乘船赴上海避难，旋即回闽。

戊戌变法失败以后，黄乃裳回到福建。念及福建民生困难，他想到前往南洋寻觅可以移民垦殖的地点，一方面为穷困的同胞开辟生活的路径，另一方面也为逃避慈禧的专制统治。

1899年9月，黄乃裳举家来到新加坡，并担任《星报》主笔。在此期间，他到马来亚、苏门答腊、荷属东印度群岛等地勘察移民点。1900年4月，在女婿林文庆的介绍下，黄乃裳前往砂拉越的拉让江流域考察。当时砂拉越地广人稀，荒地众多，因此拉者很希望华人来垦荒。古晋的闽南籍华人甲必丹王长水将黄乃裳引荐给砂拉越第二代拉者查尔斯·布鲁克。1900年5月下旬，黄乃裳以港主的身份与查尔斯·布鲁克订立恳约，选定今日诗巫郊区新珠山为垦区。垦区在拉让江两岸，右起船溪美禄到罗马湾，左起亚山港到开汊港为止。砂拉越政府负责贷款给移民。 

第一批移民

1900年9月，黄乃裳与永福人力昌抵闽开始招工。黄在闽清、古田、闽侯等地招到五百余人，而力昌在永福只招到数人。1900年12月23日，帮办力昌与陈观斗先行率领第一批移民91人由福州乘“丰美”号船动身前往诗巫。这91人都来自闽清、古田，男女老幼皆有，而且来自士农工商医等各行各业。8日后船抵新加坡。翌年1月12日才接着前往诗巫，其间有部分人离开，因而1901年2月20日抵达诗巫新珠山的第一批福州籍移民一共为72人。

第二批移民

1901年2月7日，黄乃裳亲自带领第二批535名福州籍移民由福州起航，经厦门来到新加坡。在新加坡，移民误信谣传以为被“卖猪仔”，一度发生骚乱。黄乃裳矢诚誓言，并得美以美教会林称美牧师前来安抚，骚动才得平息。1901年3月5日，移民们乘船离开新加坡，经古晋入拉让江口，3月16日，船中的古田籍移民在黄师来（王士来）登陆，闽清籍移民前往诗巫登陆。

第三批移民

1902年1月，黄乃裳在闽侯、闽清、永泰、古田、屏南、福清等县邑招到五百余农工。黄乃裳租用一艘美国商船，率移民于1902年5月24日由福州启程，经香港直达古晋，6月7日到达诗巫。至此黄乃裳召集的一共1118名福州垦荒者全部抵达，其中基督徒占到了三分之二。

垦场经营

黄乃裳将诗巫命名为“新福州”。为了经营垦场，黄乃裳前后两次共向拉者借贷4万元，建6间亚答厝于新珠山，作为农工的住处。新珠山早期名为“船溪买拉”（SungeiMerah），马来语意即红水河，因其水呈红褐色。黄乃裳更其地名为新厝安（马来语：Seduan），期望此地能顺利开垦安家。

黄乃裳分给每个农工5英亩地来种植。初来乍到的福州人不习惯当地的气候，多有染病，且要去摸索新的耕作技术，生活十分艰苦。

为方便民众，黄乃裳在诗巫埠江边建立店铺，名为“新福州垦场公司”（也叫“新福州总公司”），仅出售米盐糖布和咸鱼等，以福州农工为主顾。因垦场经营困难，黄乃裳在新珠山、上坡、下坡、黄师来、南村等各垦场收十分之一的捐来维持经营。在诗巫期间，黄乃裳倡建五所教堂，一所小学校。

1903年元宵，福州族群与后来迁入的广府族群在舞龙舞狮活动中发生械斗，经黄乃裳与广东侨领邓恭叔等排解才得平息。此后为避免械斗，拉者令福州人往拉让江诗巫以下发展，广府人往诗巫以上发展。这种划分规定直到1941年才被打破。 

1904年6月，在开垦诗巫4年之后，黄乃裳将垦场的管理工作托付给美国牧师富雅各（Rev.JamesMathewsHoover），悄然回国。

关于黄乃裳回国的原因，据他自己说，是因垦务已成，自己身体又欠佳，且欲回国参与革命事宜。而美以美教会的传记中仅仅提到是因为受孙中山感召而欲回国宣传革命。另一个重要原因在于垦场的经营不力，黄乃裳债务加重，向移民收捐来维持垦场运转，引起拉者政府的不满，最终迫使黄乃裳离开。刘子政在他的书中提到了当时垦区流传着黄乃裳只抽古田人的捐而不收闽清人的捐等谣言；并且黄乃裳亏欠古田人刘鼎臣药店钱款，被刘鼎臣控诉于拉者政府，导致拉者要求他或是偿清债务，或是取消捐税并离开砂拉越；另外一点就是拉者担心黄乃裳的势力过大，影响他的统治。而中国福州的地方志中将黄归国的原因归结为因黄乃裳拒绝在垦区卖鸦片、开赌场而触怒沙捞越政府，被当局驱逐。

黄乃裳离开后，富雅各牧师继续带领福州移民垦殖，并引种橡胶，使得诗巫的经济逐步繁荣起来。

光绪二十六年（1904年）7月，黄乃裳在经新加坡抵上海回国，在上海会见了旅沪闽籍学生以及宋教仁、蔡元培、马相伯等人。1905年受聘主办厦门《福建日日新闻》，因美国吞并菲律宾后严格限制闽人移民菲律宾，黄乃裳在报纸中抨击了美国政府，导致报纸被罚停刊，复刊后更名为《福建日报》。

光绪三十二年（1906年）6月，黄乃裳在新加坡会见了孙中山并加入同盟会，此后他在国内外各地宣传革命，抨击康梁的保皇说。光绪三十三年（1907年）参与策划了潮州黄冈起义，同年回到故乡闽清创办教育和实业。 

宣统元年（1909年），清政府开始推行立宪，福建成立了福建省咨议局，黄乃裳被推举为常驻议员，他也是当时咨议局议员中唯一一位同盟会会员。在咨议局，黄乃裳提交了大量详细的议案，比如设立水上警察部队、振兴和管理福建的农业与林业、将福建划为4个次级行政单位（原来的是9个）并分别创建农业学校、禁止种植鸦片等等。对于佃农向省咨议局提请的申诉，他站在佃农一边与其他议员进行辩论。1910年，黄乃裳开始担任福州基督教青年会会长。

宣统三年（1911年），黄乃裳担任英华、福音、培元三校教务长。2月，在福州主办《左海公道报》。福州光复前夕的3月18日晚，他将学生集合于自己家中编为炸弹队。3月19日福州光复，同孙道仁一起率桥南社党部入城安民并组织临时军政府，黄乃裳任政务院副院长兼交通司司长。为解决临时政府的财政困境，他以个人名义电请南洋华侨捐款。

在任上，黄乃裳致力于振兴教育和实业，积极吸引侨商投资。因劳累过度，1912年以病辞职返乡。关于黄乃裳辞职的另一说是，在1912年，福建省政府政务院院长湖南籍军官彭寿松被指责打压闽籍官员，以及策划谋杀一名闽籍官员和一位在报纸上抨击他的记者。黄乃裳不满于彭寿松的暴虐，辞去公职，并积极帮助起诉彭寿松。但在压力下，省法院判彭无罪，直到北京方面施加压力以及彭寿松与湖南军队调离福建以后，省法院才宣判彭有罪。同年，他也辞去了福州基督教青年会会长之职。返乡以后，黄乃裳在闽清兴办教育和水利。

1914年正月，袁世凯为迫害同盟会会员，指使闽清县知事诬陷黄乃裳阻挠烟禁，并判其无期徒刑入狱。在海内外多方营救下，政府数月后释放黄乃裳，福建省长汪声玲也因处理失当而被撤职。

出狱后，黄乃裳致力于在闽清开凿福斗圳用于农业灌溉，工程于1919年2月完工。1916年，他在福州创办伸报。

1920年12月1日，孙中山在广州重组军政府，为福建军阀李厚基所不容的黄乃裳离开福建，应邀出任元帅府高等顾问。1921年6月，因身体原因返闽休假。在福建期间，先后被林森和萨镇冰聘为福建省长公署高等顾问。

1924年7月，黄乃裳因肝病回闽清休养。同年9月22日病逝于闽清城关梅城镇。