丁立美于1871年10月2日出生于山东胶州大辛疃一个基督徒家庭。父亲丁启堂是山东最早期的基督徒。丁立美13岁时离开家乡远赴登州（今蓬莱），入美国长老会在登州创办的文会馆求学。20岁从文会馆大学毕业后，先在外工作几年，约26岁时，又回到文会馆续读神学两年。1898年被按立为牧师。1900年义和团期间，他被捕入狱40天，被笞杖二百下，打得皮开肉绽。后经长老会传教士、文会馆校长狄考文（Calvin Mateer）请求山东巡抚的帮助，方被救岀。

脱险之后，他立志要把福音传遍中国各省，建立中国人自己的教会，拯救中国千百万同胞之灵魂。 他在长老会教会牧会之同时，被邀请到各地去主领奋兴布道会，足迹遍布河北、河南、东北，长江中下游一带。教会复兴之火燃起，成百上千人悔改归主。他的讲道对知识分子特别有吸引力，青年人奉献归主者甚众。

1908年至1923年期间，丁立美主要从事福音布道事工，他的工作扩展到全国各主要省份。1910年6月，基督教青年会在河北通县召开"华北基督徒学生大会"。就是在这次大会上，成立了"中国学生立志献身布道团"。他们的口号是：在我们这一代遍传福音于中国与世界。丁立美被推举为该组织全国巡回布道执行祕书，他随即到各地教会大学和中学带领奋兴会，组织"布道团"。在1910年间，他主领了87次布道会，讲道200余次。在山东和北京的福音布道会中，有数千人信主。因其布道而献身基督教事业的有著名历史家简又文；妇女教育家、曾国藩之孙女曾宝荪女士，以及致力于中国本色神学的谢扶雅教授等人。

1918年，丁立美深感差传宣教工作之重要，在江西牯岭山和几位同工一起发起中国国内布道会，接着他们在各地推动布道运动。作为布道会总干事，他曾亲自带领布道团，到云南、贵州、西康，蒙古等边远省份传道，把福音带到少数民族中间。到1919年，他实现了他曾许下的诺言，将福音传至中国18个省份。

随着年长多病，自1923年起，丁立美从福音布道事工转向神学教育。他先在华北神学院执教八年，后在中国东北牧会一段时间。1932年，他到天津通圣会建立的圣经学院担任教授。在宋尚节博士来天津主领的一次复兴会中，他率先谦卑地来到台前认罪，并带领一班人继续复兴会后的跟进工作。

他在世最后两年罹患肝癌，养病期间迫切为教会和众人祷告。他素来是个非常注重祷告的人，他随身携带代祷簿，里面总记有上千人的名字，他经常为他们提名祷告。丁立美于1936年9月22日病逝，葬于天津的英国墓园。在世享年65岁，身后留下妻子和三个子女。