徐全直，又名徐虔知，１９０２年出生于湖北省沔阳县脉旺嘴胡家台（今属汉川县）。幼年随父迁居武昌。其父徐世安是同盟会会员，参加过推翻清王朝的革命活动。北洋军阀篡夺辛亥革命果实后，徐世安被诬为“乱党分子”而遭逮捕，被判处８年徒刑。父亲入狱后，徐全直一家六口生活艰难。除留长女一人在武昌读书外，其母傅氏携三女一子投奔汉川舅舅家。１６岁那年，徐全直逃避舅母逼婚，只身逃往武昌姐姐处。
１９１９年，徐全直考入湖北省立女子师范学校。五四运动期间，她带头剪发放足，积极投入反帝反封建斗争。１９２１年，湖北女师聘请了陈潭秋、刘子通等一些进步老师来校执教。他们公开在课堂上揭露帝国主义瓜分中国的罪恶和中国政治腐败、军阀专横，以致民不聊生、国家濒于灭亡的现实，引导女学生关心国家大事，反对封建束缚，起而谋求自身的解放。他们还在学生中组织妇女读书会，这是湖北省第一个妇女组织。徐全直参加了读书会。陈潭秋、刘子通两位老师常带这批女学生们到利群书社和黄土坡李汉俊家里，阅读革命书刊，研讨各种问题。这一时期，徐全直如饥似渴地学习和接受革命的新思想、新文化，思想得到很大的进步。１９２１年底，徐全直加入了武汉学生联合会。
１９２２年春天，湖北女师发动了一场学潮，徐全直是这次学潮的主要骨干之一。这次学潮是从女师校长王式玉解聘教员刘子通引起的。自从陈潭秋、刘子通来到女师向学生灌输革命思想以后，女师出现了新的气象，以徐全直、杨子烈等为首的一批女学生勇敢地向封建势力挑战了。她们不遵守校规，任意出入校门，参加校外活动。有一次晚自习时，徐全直理直气壮地要求校长撤换思想顽固的女校监。在她们的带动下，许多同学回到家里，向父母提出解除自幼由家庭包办的婚约。这些反封建行为，大大惹恼了校内和社会上的封建顽固势力。王式玉与教育厅串通，以刘子通曾于１９２１年１１月在《武汉星期评论》上连续发表抨击封建教育制度的文章为借口，于１９２２年寒假解聘了他。这事顿时激起女师学生的公愤。在徐全直等带领下，女学生包围了校长办公室。大家公推徐全直、夏之栩、李文宜等为代表，质问王式玉，坚决反对解聘刘子通。王式玉拒不接受学生的要求，反而勾结军阀政府，由湖北督军省长公署发出密令，声称“女师教员刘子通行乖谬，有妨教育”，令湖北教育厅“迅即查明，驱逐出境”，“省城内外公私男女各校不得延聘该员充任讲席”。与此同时，挂牌开除徐全直、夏之栩、杨子烈、庄有义、陈媲兰５名学生。学生们更加愤怒，进而发动罢课并上街游行，向社会说明真相，控诉封建反动势力对师生的迫害，一场震惊湖北的女师学潮开始了。
学生们再次包围了校长办公室，拿出纸笔要王式玉写辞呈。王式玉划了个“辞”字就走了。学生们高兴极了，大家把开除学生的牌子摔在地上，又踩又踢。教育厅得知后，又挂出了开除这五个学生的牌子。徐全直等立刻集合学生到教育厅去交涉，坚决要求收回开除学生的成命并撤销王式玉校长的职务。教育厅唱了一出“空城计”。学生们坐着不走，并打开所有的电灯，表示她们的行为是光明正大的，要坚决斗争到底。在这场斗争中，徐全直负责联络，她把印好的传单分送到各个学校，散发到社会。女师学潮得到武汉学生联合会和社会进步力量的支持，学生的家长、男校的学生和社会人士带着饼干、包子、油条、豆浆、水果、点心等食物，到教育厅慰问女师学生；各报连续登载女师学生坚持斗争的消息；武汉学联发表宣言，号召武汉三镇中等以上学校全体罢课，支援女师学潮。一时学潮云起，形成规模空前的学生运动。在社会压力下，教育厅被迫撤销了王式玉的校长职务。但徐全直、夏之栩等５人也以提前领取毕业证书的形式，被迫离开了湖北女师。女师学潮虽未取得完全的胜利，但通过学潮实际斗争的锻炼，徐全直等有了很大的进步，她们同时加入了社会主义青年团。
１９２３年，徐全直离开女师，在党的培养、关怀下，积极投身于工人运动，在激烈的阶级斗争中接受锻炼。她深入到女工多的纱厂、烟厂，和工人交朋友，体察工人受压迫受剥剥的痛苦。她帮助工人组织贫民识字班，教女工认字，向工人们讲革命道理。
在二七大罢工中，徐全直参加工人游行集会，为罢工工人募捐，做工人家属工作。她还到工厂、学校宣传串联，发动学生、工人声援江岸工人的英勇斗争。她冒着危险参加施洋烈士的追悼会。在阶级斗争的洪流中，徐全直看到了中国工人阶级的巨大力量，思想觉悟有了更进一步的提高。经过严峻的考验，她参加了中国共产党。
二七惨案以后，武汉三镇处于军阀的白色恐怖之中，陈潭秋等被通缉，党派陈潭秋和徐全直去安源工作。陈潭秋的公开身份是江西安源路矿工人俱乐部的负责人，党内职务为安源地委秘书。徐全直以教师的身份作掩护，广泛接触工人，从事工运和青运工作。徐全直向工人们介绍二七大罢工的经过，愤怒控诉帝国主义和他们的走狗军阀血腥镇压工人运动的罪行，号召工人团结在党的周围，踏着烈士的血迹奋勇前进。１９２４年５月１日，安源路矿工人冒雨举行了声势浩大的示威游行，徐全直带领１０００多名工人子弟参加了游行队伍。她指挥学生们高唱陈潭秋作的《五一纪念歌》：“五一节，真壮烈，世界工人大团结……年年今天大检阅，处处溅满劳工血……”雄壮的歌词，激励工人们英勇斗争。
１９２３—１９２４年，安源团组织建立了２６个基层组织，发展新团员４００多名。职工教育也有了蓬勃的发展。１９２４年５月，安源社会主义青年团地委召开第五届代表大会，徐全直被选为团地委委员。
１９２４年４月，武汉区党委被吴佩孚查封。夏末，党调陈潭秋、徐全直返回武汉重建党的机关——中共武昌地委。徐全直一面在武昌高师教授李汉俊家中任家庭教师，并为李汉俊抄写讲稿；一面继续坚持做女工工作，经常出入贫民棚户区和纱厂工人宿舍，有时晚上出去清晨回来，头上身上都沾满白棉花，原来她整夜都在纱厂和夜班工人在一起。
１９２５年，武汉妇女第一次在武昌、汉口、硚口三个地区分别举行纪念“三八”国际劳动妇女节的大会。汉口方面由徐全直、秦怡君主持。会上提出了“打倒帝国主义”“打倒封建主义”“男女平等”“婚姻自主”等争取妇女自身解放的口号，显示了武汉妇女的觉醒。这和徐全直的努力是分不开的。
五卅惨案以后，武汉人民在党的领导下发动了声势浩大的罢工、罢市、罢课，武昌、汉口分别举行了大会和示威游行。武昌的大会由董必武、陈潭秋主持，在阅马场召开。军阀陈嘉谟得知消息后，派了１０００多名荷枪实弹的军警抢先占领了会场。然而，愤怒的工商学妇女各界群众５万余人仍从四面八方涌进会场。眼看一场流血的镇压马上就要开始了。徐全直与袁溥之、杨子烈等人挺身而出，分散到军警中，宣传五卅惨案的经过，激发士兵们的爱国热情。士兵终于被说服了，撤出了会场。在这次大会上，徐全直代表妇女界作了演讲。
１９２５年秋，徐全直和陈潭秋结婚。婚礼那天，徐全直换了一身整洁的衣裙，和陈潭秋一同出门买了一包糖，回来就向同事们宣布了他们的结合，请大家吃喜糖。他们的新房只有一张铺板，两只木凳，一张书桌，一个书架和一只存放衣服与秘密文件的藤篮。
结婚后，徐全直将主要精力放在协助陈潭秋做好中共武昌地委的工作上，同时她还担负着领导湖北省妇女运动的重担。五卅运动以后，中共中央在向警予的建议下，号召各地建立以工农劳动妇女为主体、团结各阶层妇女的组织——妇女解放协会。徐全直积极响应这个号召，她团结一批女师的老同学，由袁溥之、李文宜、兰淑文等出面，很快就筹建了武汉妇女协会，并创办了《武汉妇女》旬刊。８月，武汉妇协改组为湖北妇协，徐全直是妇协的主要负责人之一。
１９２６年９月，北伐军进逼武昌。陈潭秋等湖北党的领导人带领党员和革命人民坚持城内斗争。这时，徐全直怀了第一个孩子，身体虚弱，加上米粮奇缺，粮价暴涨，一家人靠喝稀粥和吃芭蕉心度日。医生嘱她休息，每日走路不得超过两里，但她毫不在意，仍旧夜以继日到处奔忙，起草、刻印宣传品，散发传单，张贴布告，向群众宣传北伐的伟大意义和国民政府的各项政策，安定民心和瓦解敌军士气。袁溥之有个亲戚在敌军中任职，袁溥之常从那人手里弄来一些大米给徐全直，但徐全直总是分给共同斗争的同志们。由于营养不足，工作劳累，她早产了。她将刚出生的女儿交给年方９岁的小妹妹看管，自己又投身到工作中去了。她组织妇女们在袁穆家里制作了许多青天白日旗，迎接北伐军进城。１０月１０日，北伐军终于胜利地攻占了武昌城。她们制作的旗帜，高高飘扬在武昌城楼。
北伐军攻克武昌以后，徐全直被调到省立第二小学任校长，同时任国民党湖北省党部执委，兼管妇女工作。１９２７年１月，国民党湖北省党部召开第四次代表大会，徐全直被选为监委委员。２月，国民党省党部第七次常委会又选她为妇女运动委员和妇女职业介绍委员会委员。
１月３日，英帝国主义在武汉制造了“一三”惨案，码头工人李大生被英国水兵刺伤致死，受重伤者达数十人。武汉群众愤而掀起驱逐英帝国主义、收复英租界的斗争。５日，刘少奇主持召开了武汉各界群众示威大会。会后，群众冒雨游行，并冲入英租界，摧毁租界内的沙包、电网，驱逐英巡捕，夺回了英租界。这时，在江汉关附近的江面上仍然停泊着３艘英国军舰，群众无比愤怒，要求乘胜驱逐英舰。徐全直带领一批青年，划着一条木船驶近英舰，把抗议英水兵暴行的传单扔上军舰，表明中国人民抗暴的坚强意志。在武汉人民强大的抗暴声势面前，３艘英国军舰只好慌忙开走。徐全直的大胆行动一时被传为佳话。
这年的“三八”国际劳动妇女节，武汉市举行了声势空前的纪念大会。２０多万女工、女学生、农妇和女童子团员在济生三马路集会，会后举行了示威游行。妇女们挥动彩旗，高呼“铲除封建主义！”“打倒土豪劣绅！”“完成国民革命！”“男女工资平等！”并散发了４０多万份传单，大大显示了湖北妇女的强大力量。同一天，湖北省第一次妇女代表大会在武昌三道街湖北省妇协召开，全省有５３个县派正式代表前来参加。这次会上，徐全直被选为湖北省妇协执行委员会委员兼任交际部副主任。
代表大会以后，湖北省妇协的工作开展得更加生动活泼、广泛。妇协带领全省妇女积极投入当时的国民革命运动，组织妇女慰问和看护伤员，讨伐蒋介石等国民党右派叛变革命的罪行。妇协还举办了各种类型的妇女训练班和补习学校，号召妇女剪发放足，反对封建婚姻，争取男女同工同酬，向封建势力作斗争。在省妇协的领导下，全省妇女运动发展很快。据１９２７年７月３日汉口《民国日报》刊载的消息：“湖北全省有六十一个县建立了妇女协会，参加妇协的妇女，除工人外，共达三万四千八百多人。”
继上海的“四一二”反革命政变和长沙马日事变之后，武汉的汪精卫也于７月１５日召开了“分共”会议，公然向共产党人、革命群众举起了屠刀。轰轰烈烈的大革命失败了，白色恐怖笼罩了武汉，党的活动转入地下。由于形势的突变，党派陈潭秋、徐全直到江西工作。陈潭秋任中共江西省委书记，徐全直任江西省团委委员。党的八七会议以后，党中央要求各地党组织尽快将会议决议翻印传达到下级党组织中，并组织党员讨论。徐全直与同住省委机关的同志们一起买来许多线装书，用笔蘸米汤将会议文件写在每页背面的空行里，然后由通讯员送往赣东北、赣西南特委和井冈山前委以及各县县委。由于她们的巧妙安排，在当时残酷的白色恐怖之下，江西省委与各地党组织始终保持着联系。
１９２８年初，徐全直又随陈潭秋调往江苏，在中共江苏省委妇女部工作。６月，又调上海，在中央组织部工作。在这期间，徐全直机智、勇敢地秘密来往于上海、天津之间，协助陈潭秋工作。１９３０年，陈潭秋在哈尔滨被捕，徐全直处境十分困难。党组织调她回上海，在周恩来领导下担任江苏省委机关交通，与戚之德一起坚持地下斗争，出色地完成了保卫党中央、传递党的机密文件的任务。
“九一八”事变以后，徐全直与出狱的陈潭秋同在上海工作，陈潭秋任中共江苏省委秘书长，徐全直任中央机关交通员。
１９３３年春，陈潭秋调往福建中央苏区任福建省委书记，徐全直因身怀第三个孩子即将临产，不能同行。待孩子出生满月后，徐全直买好去福建苏区的船票，将孩子送到一位同志家里，托他们抚养。６月２０日上午７时半，徐全直去厦门路５６号党的机关交接工作。谁知，这个机关已于前一天被破坏，她躲避不及，落入敌人手中。
徐全直入狱后，化名黄世英。经过多次审讯，她始终没有暴露真实姓名和身份。不久，被押到南京国民党宪兵司令部监狱。徐全直的母亲得知女儿被捕的消息后，心急如焚，四处奔走，设法营救，最后找到徐全直父亲的好友、在南京市政府任职的范汉民。范汉民亲自到上海、南京活动的结果是，可以将徐全直判为共产党嫌疑犯，再由徐全直父亲的挚友、当时任浙江省主席的张难先保释到浙江，最后转到湖北反省院，就可以释放，条件是徐全直必须在“反省书”上具保今后不再当共产党。徐全直拒绝在“反省书”上签字，因而未能获释。
那时，从北京押来十多个女政治犯，其中有几个动摇了，经徐全直的帮助，又坚定了信心。为了保护难友，她经常和狱卒顶撞，虽遭非人的惩罚，仍坚贞不屈。有一次，为了抗议反动派的残酷迫害，她和难友坚持绝食斗争并取得了胜利。
徐全直的活动逐渐被敌人察觉了，多次对她进行严刑拷打。面对敌人的折磨和侮辱，她正气凛然，横眉冷对。她经常揭露国民党祸国殃民、镇压人民的罪行，怒斥道：“豺狼走狗，总有一天你们的末日要来到的。”徐全直被捕后，一直咬定是由于丈夫病故，生活无着，刚从汉口到上海来找人介绍当姨娘的。虽有叛徒出卖，说她是江苏省委的交通员，但敌人抓不着罪证，最初只判了她８年徒刑。以后，由于她在狱中的表现，敌人怀疑她是共产党要员，又改判她１５年徒刑。最后，反动派看到严刑重判都无法制服她，害怕她在狱中继续生事，引起更大的风潮，于是以“拒绝坦白自新、侮谩公职人员，妨碍他人自新，品性恶劣，不可理喻”的罪名，判处她死刑。
１９３４年２月，徐全直被杀害于南京雨花台。据当时同牢的难友李一纯回忆：“当天晚上，狱卒打开门锁，呼叫：‘黄世英！’徐全直翻身下床，奋力高呼：‘共产党万岁！打倒国民党！杀尽一切叛徒！’她用口号和行动对难友作了最后一次思想动员。她的呼声震动了男女牢房，大家为哀悼她，好半天静默无言。”
徐全直牺牲后，范汉民写了一封信给她的母亲，信中说：“此女太坚烈，无力挽救。”范汉民还与张难先的长女将徐全直的遗体葬在南京水西门外雨花台侧，墓前立石碑一块，上书：“古复（沔阳）徐全直女士之墓”。