趙秉溫事奉即位前的忽必烈，忽必烈命他受學于劉秉忠。1253年、1254年跟隨忽必烈由吐蕃攻打雲南大理國。蒙哥死後，忽必烈即位，中統初年，行右三部事，佐劉秉忠規劃建元大都。至元七年（1270年）創立朝儀、閱試，因為稱職，被授為尚書禮部侍郎、知侍儀司事。至元十年（1273年）授秘事少監，購求天下秘書。至元十九年（1282年）擔任知太史院侍儀司事、昭文館大學士。完成授時曆，賜鈔二百錠，進階中奉大夫。至元二十九年（1292年）編纂完成國朝集禮，忽必烈特命其子趙慧襲任侍儀使。之後去世，皇慶元年（1312年），追贈金紫光祿大夫、司徒、雲國公，諡文昭。趙慧官至昭文館大學士。