吴明彻，字通火召，秦郡人。父亲吴树，在梁朝任右军将军。吴明彻自幼父亲去世，他本性非常孝顺。十四岁时，有感于父亲的坟墓尚未修建，家里又贫困难以拿出钱来，便勤于耕种。当时天旱，禾苗枯焦，吴明彻非常伤心，每天到田里大哭，抬头向苍天诉说。过了几天，有人从田里回来，说庄稼已死而复生，吴明彻以为是骗他的，可是当去看过以后，才知道是真的。秋天时他家获得大丰收，足够给父亲营葬的费用。这时有位姓伊的人，善于占卜墓地，他对吴明彻的哥哥说：“当你进行安葬时，必定有骑白马追鹿的人经过坟地，这是最小的那位孝子大贵的征兆。”到营葬时，果然如此。吴明彻正是吴树最小的儿子。
当侯景进犯都城时，吴明彻家里还有三千多斛粟麦，而周围乡村的人都正在忍饥挨饿。吴明彻便对他的哥哥们说：“如今的人难以说能活多久，何不拿出来和乡里人共同吃呢？”于是，他们按各家人口平均分配，老少相同，群盗听说之后都不从这里经过，乡邻们赖以生存的人很多。
陈武帝镇守京口时，想和他深相交结往来。吴明彻便去拜访陈武帝，陈武帝降阶相迎，拉着手一同入席。吴明彻也略读过一些书史经传，并向汝南人周弘正学过天文、卜时、遁甲等，略通其术，颇以英雄自居，陈武帝也觉得他很不一般。当陈武帝受禅让之后，任命吴明彻为安南将军，和侯安都、周文育一起领兵讨伐王琳。当众军大败时，吴明彻自己带领军队回到都城。
陈文帝即位，吴明彻以本官加封右卫将军。周迪反叛时，朝廷诏令吴明彻任江州刺史，领豫章太守，总率各军讨伐周迪。吴明彻本性刚直，部众们不太和睦，文帝得知之后，派安成王顼去替代吴明彻，让他以本封号回朝廷。天嘉五年(564)，改任吴兴太守。当到朝廷辞行赴郡任职时，文帝对他说：“吴兴虽是一郡，但因是帝室之乡，责任重大，所以委派你去。”
宣帝即位，任命他为领军将军，不久又改任丹陽尹，并诏令可以带护卫人员四十人出入宫殿。到仲举假传圣旨，要将宣帝排挤出朝廷时，毛喜预先知道了这个陰谋，宣帝很害怕，就让毛喜去找吴明彻一起谋划。吴明彻说：“继任之君守丧期间，万事缺乏处理，殿下是朝廷的周公召公，德过于古代贤相伊、霍，请留在朝中详尽计议，千万不要招致怀疑。”当湘州刺史华皎陰谋叛乱时，朝廷诏令吴明彻任都督、湘州刺史，和征南大将军淳于量等共同讨伐华皎。华皎被讨平，吴明彻受封为开府仪同三司，晋爵位为公爵。
太建五年(573)，朝廷计议北伐，公卿们各有不同意见，吴明彻坚决请求北进。诏令加封他为侍中、都督征讨诸军事，总领军队十多万人从京都出发，沿江的城镇，相继归降。军队到秦郡时，齐国的大将军尉破胡领兵增援，被吴明彻的军队打跑了，秦郡归降南朝。宣帝因为秦郡是吴明彻的故乡，便传旨送来太牢的祭祀礼品，让他祭拜祖先祠堂和上坟。各种文武仪仗十分兴盛。乡里人都以此为荣。又进军并攻占仁州，朝廷任命吴明彻为征北大将军，晋封南平郡公。再进逼寿陽，齐国派王琳前来抵御防守，吴明彻乘天黑进攻，到半夜击溃了齐军，齐兵后退，占据相国城和金城。吴明彻命令在军中增修攻城器具，又拦住肥水灌城，城中苦于水湿，许多人得了肠胃病，手脚都浮肿，死去的有十之六七。正好齐国派大将皮景和率领几十万军队来救援，到离寿春三十里的地方，止步不前。诸将都问：“用什么计谋？”吴明彻说：“兵贵神速，而对方结营不敢前进，自挫锋芒，我知道他不敢和我们作战，这还不是很清楚的吗？”于是，吴明彻亲自穿上甲胄，在城四面猛烈进攻，城内非常惊慌，陈军一鼓作气活捉了王琳等送往建邺。皮景和惊惧而逃。朝廷下诏任命吴明彻为车骑大将军、豫州刺史，增封的食邑连同以前的共有三千五百户。皇帝派中谒者萧淳到寿陽送来策文，吴明彻在城南设坛，有士兵二十万，他在坛前陈列旗鼓戈甲，登坛拜受策文和封号，成礼之后才退下。
六年，吴明彻从寿陽入朝，皇帝的车驾亲临他家，赐给钟磬一部。七年，进攻彭城，军队到吕梁时，又大败齐军。八年，进位为司空，赐给他大都督的铁钺、龙麾。不久又任命他为都督、南兖州刺史。
当周灭齐时陈宣帝准备对徐州、兖州进兵。九年，诏令吴明彻北征，并让他的世子慧觉代管州事。军队到吕梁，周的徐州总管梁士彦带领大家抵抗，吴明彻多次打败敌军，并拦截清河水以灌城，进攻得十分猛烈，在城下罗列战舰。周朝派大将军王轨前来救援。王轨轻装急进，从清水进入淮河口，在横流中放置许多木头，用铁锁穿住车轮，阻断船行的水路。众将听说后十分惊恐不安，商议要挖开河堰让军队撤退，用船运载马匹。马明戌、裴子烈说：“您如果挖开水坝下船，船就会倾倒，怎么能行呢？不如先将马匹送出。”这时正好吴明彻背上有非常严重的疾病，他知道自己难以成功，便听从了他们。于是，吴明彻派萧摩诃带领几千马军先回，吴明彻自己挖掘大堰，然后乘着水力退军。到达清河口时，水力很小，舟舰都难以渡过，众军都溃散了。吴明彻已经无计可施，便被抓住了。周朝封他为怀德郡公，位为大将军。他因为忧愁过度而得病，死于长安。后来他的旧部下偷了他的灵柩运回南方。至德元年(583)，朝廷下诏追封他为邵陵侯，让他的儿子慧觉继承他的爵位。