卢渊，字伯源，小名陽乌。性情温雅寡欲，有祖父的风范，笃志学业，家门和睦。袭爵为侯，拜为主客令，典属国。迁任秘书令、始平王师。后按例降爵为伯。任给事黄门侍郎，迁任兼散骑常侍、秘书监、本州大中正。当时，高祖将立冯后，准备召集朝中大臣讨论此事。高祖先问卢渊：“卿觉得怎么样？”卢渊说：“这种事自古以来都是很慎重的，依臣愚见，应该求之卜筮。”高祖说：“因她是先后的侄女，我的主意已定。”卢渊说：“虽然为臣奉命如此，然而心中实有未尽之意。”等到朝臣聚集讨论，卢渊仍像以前一样坚持自己的意见。冯诞得到皇帝的隆厚宠遇，这下深深记恨在心，卢渊也不记挂。
等到高祖召集朝臣讨论征伐萧颐的事，卢渊上表说：
“为臣虽然见识不周广，但也颇涉篇籍。从魏晋前溯，太平之世时，从未有皇帝御驾亲临六军，决胜战场之上。胜了说不上是英武，不能胜又有损圣德，这是所谓千钧之驽不为老鼠而发动机关的道理。过去魏武王曹操反凭老弱之兵一万而使袁绍土崩瓦解，谢玄以士兵三千而苻坚瓦解。胜负不由人数众寡决定，成败在于须臾之间，若袁绍采用田丰之谋，则坐制曹孟德。魏已吞并蜀国，到了晋代，吴仅据有江表，魏居其上游，国力大小悬殊，德政理绝。但是仍然君臣协谋，延续数十年。到了吴孙皓时朝政暴虐，上下离心背德，魏才水陆俱进，一举攻下吴国。现在萧氏政权以篡杀之烬，政治暴酷，赋役繁杂，又加上门内支属相互残杀，人神同弃。吴、会这些地方的百姓，纷纷来到皇魏境内，眼下正是克平之日，统一之期。如若皇上您大驾南巡，敌人必定革面臣服，闽、越之民必定倒戈，这就犹如运山压卵，有征无战。但是愚臣认为万乘之尊的您亲自出征，漕运难继，千里运粮，兵有饥色，大军征战之后，必有饥荒凶险之年。还不如命令将帅统领精锐，荡涤江右，然后陛下您鸣鸾巡察，庆功于东岳泰山，则天下不胜幸运，四海百姓便会拥戴依赖于您。
“为臣又听到流言，关右之民，近年以来，竞相设立斋会，假称豪贵，互相煽惑，公然在集会时候，诽谤朝廷。无上之心，没有比这更严重的了。愚臣认为应迅速惩办灭绝此风，诛杀其魁首。不这样的话，臣担心会铸成黄巾、赤眉那样的祸乱。养育其微萌之芽，不铲其毫末之苗，万一他们造反，恐怕受其危害的就多了。为臣世代侍奉皇家，义在与君王同休共戚，十分清楚犯颜直谏触犯龙颜的罪过深重，然而如果不这样，不忠之罪就更可怕了。”
皇帝下诏说：
“至上之德虽然只有一个，但树立功德的途径却很多。三圣殊文，五帝异律，或张或弛，哪里要一定是相因不改呢。朕远思太平之主，所以不亲自挂帅征讨，大概都是有缘由的。英明之主，或以天下统一而无征；守庸之君，或因志劣停伐。而今朕若把自己与过去英明的皇帝比较，时势今非昔比；比之庸懦的君主，朕着实又不甘心。假如尊贵无上的君主，不宜亲驾，那二公之徒，革辂之战，岂不是很荒谬的吗？朕推寻过去的人，假如都身先士卒拯济世事，哪还有不拓广祖先基业的呢？定火之雄，未闻不武；世祖的行为，非皆疑慑。而且曹操胜了袁术，是由于其德行礼义内泽百姓；苻坚土崩瓦解，是因为其政治火候未到。显然不是老弱的士兵力量强大，十万之众势力弱小。现在朕采用先天之术，率领仁义之师，审观成败，或许可以免于这种过失。长江险阻，并不可怕；要成就伟大的计划，何必一定要找个先前的模式呢。洞庭、彭蠡，毕竟不是坚固如殷城，我魏师振臂一呼，或许即能成就汉之大业。谋略之义，当付之临机应变；粮草之需，就寄托在如萧何那样的贤相身上。朕此番前行，将求海内统一，哪里是喜好轻举妄动，利益所在，何能委派他人！
“而且国家遭到水旱灾害，未必是由于兵祸；尧、汤时的灾难，难道也是因为兴兵动旅引起的？国家丰年之后，虽静有之，关左的小纷乱，朕已下令平伐。微不足道的流言，哪能妨碍大业的完成？朕深深记住了爱卿的一片诚心，卿不要记恨朕不按你说的去做。”
等到皇帝车驾亲征，赵郡王元干督管关右诸军事，皇帝下诏加授卢渊为使持节、安南将军，为副都督，统领七万兵马准备从子午出击。不久因萧颐去世，停止南征。当时泾州羌人叛逆，攻城占邑，卢渊率领六千骑步兵，号称三万，慢慢向前开进。不到一个月，叛贼便纷纷逃散，投降的民众有数万人，卢渊只杀了首恶，其他人的罪行一律不过问。皇帝下诏让他兼任侍中。当初，卢渊十四岁时，曾经到长安去过，准备回来时，有五十多人为他饯别，地点在渭水北面，有位相士扶风人王伯达说：“诸君都不如这位卢郎，他的官位与其学识才干虽不相称，但是他的德行名声十分隆盛，名望超过朝中诸公宰辅。二十多年后，当号令关右。愿卢郎不忘老夫今日之言。”此行之时，王伯达已年逾八十，到军门求见，谈论平生所见。没多久，朝廷便拜卢渊为仪曹尚书。魏高祖考核在位官员，降卢渊以王师守常侍、尚书郎，夺除他常侍的俸禄一周。不久任他为豫州刺史，卢渊以母亲年老为由，坚辞不赴任。
恰逢萧昭业的雍州刺史曹虎派使者前来请求投降，朝廷便派卢渊为使持节、安南将军，督领前锋诸路军马奔赴樊邓。卢渊到高祖驾前辞谢说：“为臣一介儒生，颇闻俎豆祭祀之类，带兵征战之事，从未学过。望陛下定夺。”行军日期已经逼近，高祖不同意换人。卢渊说：“臣担心曹虎又成为另一个周鲂啊，陛下应审慎从事。”曹虎果然诈降。卢渊到叶城，详细询问曹虎诈降之事，兼陈述其利害关系。魏帝下诏让卢渊攻打南陽。卢渊以兵少粮乏，上表请求先攻赭陽。因它靠近叶城粮仓的缘故。高祖同意了，于是卢渊便进攻赭陽。萧鸾派将领垣历生前来救援，卢渊素无将略，被敌人打败了，被免去官爵，贬为平民。
不久卢渊遭母丧，魏高祖派使者前往卢宅宣慰吊问。丧期完了之后，卢渊兼任太尉长史。高祖南讨，卢渊又兼任彭城王中军府长史。不久为徐州、京兆王元愉兼任长史，朝廷赐绢百匹。元愉年纪很小，府中事不论大小，大多由卢渊决定。卢渊以诚信御物，得到东南老百姓的信任与爱戴。南徐州刺史沈陵密谋外叛，卢渊看出了他们的迹象，暗暗吩咐诸戍军，以防不测。卢渊屡屡上表，朝廷也不采纳他的意见，沈陵后来果然杀了身边将帅，率宿豫人马叛逃南方。沿淮诸戍地，由于有防备，得以保全。沈陵戍边多年，暗地勾结的人员很多，南徐、宿豫二州，人情都被煽惑。沈陵南逃后，他的余党，很有一些被押送到卢渊这里来的，卢渊都安抚他们一番之后把人放了，由此人心安定下来。
景明初年，朝廷任命他为秘书监。二年(501)，卒于任上，享年四十八岁。朝廷赠他为安北将军、幽州刺史，恢复其固安伯爵位，谥称懿。
当初，卢谌父亲卢志师法钟繇书法，世代传业，代有能人。至卢邈以上，兼擅长草书。卢渊演习家法，代京宫殿的字多是卢渊所题。白马公崔玄伯也善于书法，世代传习卫馞体。魏朝初年工于书法的，就是崔、卢两家。卢渊与仆射李冲关系特别和睦。李冲看中卢渊门风，而卢渊推崇李冲才识官位，故结为婚姻亲家，往来亲密。至于卢渊受到高祖的礼遇赏识，李冲从中也起到了很大的作用。卢渊有八个儿子。