บรรพชาเป็นสามเณร เมื่อวันที่ ๑๙ พฤษภาคม พ.ศ. ๒๔๗๗ (อายุ ๑๕ ปี) ณ วัดโพธิ์กลาง โดยมี พระครูเลิ่ง เจ้าอาวาส เป็นพระอุปัชฌาย์

     และย้ายไปเรียนพระปริยัติธรรมที่วัดกลาง ในตัวเมืองของแก่น สอบนักธรรมตรีได้จากวัดนี้ และย้ายไปอยู่วัดยอดแก้ว ตำบลบ้านทุ่ม อำเภอเมือง จังหวัดขอนแก่น เพื่อเรียนนักธรรมชั้นโท และบาลีมูลกัจจายน์ และสอบนักธรรมชั้นโทได้

     พ.ศ. ๒๔๗๘ ได้ย้ายเข้ามาอยู่ในกรุงเทพฯ โดยครั้งแรกได้อยู่ที่วัดเทพธิดาราม แขวงสำราญราษฏร์ เขตพระนคร กรุงเทพฯ สอบ ป.ธ. ๓, ป.ธ. ๔ และนักธรรมชั้นเอกได้ในสำนักนี้

     พ.ศ. ๒๔๘๒ ได้ย้ายมาอยู่วัดมหาธาตุฯ โดยขุนวจีสุนทรรักษ์เป็นผู้นำมาฝาก ท่านเจ้าประคุณสมเด็จพระวันรัต (เฮง เขมจารีมหาเถระ) ขณะดำรงสมณศักดิ์ในพระราชทินนามที่ พระพิมลธรรม ได้เมตตารับไว้ให้พำนักอยู่คณะ ๑ วัดมหาธาตุฯ

     พ.ศ. ๒๔๗๒ สำเร็จการศึกษาชั้นประถมศึกษาปีที่ ๔ จากโรงเรียนบ้านหนองหลุบ ตำบลบ้านทุ่ม อำเภอเมือง จังหวัดขอนแก่น
     พ.ศ. ๒๔๗๗ สอบได้นักธรรมชั้นตรี ในสำนักเรียนวัดโพธิ์กลาง อำเภอเมือง จังหวัดขอนแก่น
     พ.ศ. ๒๔๗๘ สอบได้นักธรรมชั้นโท ในสำนักเรียนวัดกลาง อำเภอเมือง จังหวัดขอนแก่น
     พ.ศ. ๒๔๘๐-๒๔๘๑ สอบได้ ป.ธ.๓ - ป.ธ. ๔ ในสำนักเรียนวัดเทพธิดาราม
     พ.ศ. ๒๔๘๐-๒๔๙๔ สอบได้ ป.ธ.๕ - ป.ธ. ๙ ในสำนักเรียนวัดมหาธาตุ ในสมัยสอบ ป.ธ. ๙ ได้ใน พ.ศ. ๒๔๙๔ นับเป็นผู้สอบได้เพียงผู้เดียวในประเทศไทย พ.ศ. ๒๔๘๖-๒๔๙๒ ได้ปฏิบัติศาสนกิจ ณ จังหวัดขอนแก่น โดยครั้งแรกเปิดสอนพระปริยัติธรรม ทั้งแผนกนักธรรม-บาลี ที่วัดสว่างวิทยา อำเภอเมือง ประมาณ ๑ ปี แล้วย้ายมาอยู่ที่วัดศรีนวล ในเขตเทศบาลเมืองขอนแก่น ปรากฏว่าได้ส่งเสริมการศึกษาในสำนักนี้เจริญก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว มีพระภิกษุสามเณรสอบนักธรรมและบาลีได้มากทุปี ต่อมาท่านได้ลากออกจากตำแหน่งสาธารณูปการจังหวัดเพื่อกลับมาอยู่วัดมหาธาตุ สำนักเดิม

     พ.ศ. ๒๔๙๒ ได้รับแต่งตั้งเป็นกรรมการแปลพระไตรปิฎกเป็นภาษาไทย ในแผนกตรวจสำนวน
     พ.ศ. ๒๕๒๔ ได้รับแต่งตั้งเป็นกรรมการตรวจทานพระไตรปิฎกภาษาไทยฉบับหลวง
     พ.ศ. ๒๕๒๘ ได้รับแต่งตั้งเป็นประธานกรรมการปาลิวิโสธกะพระอภิธรรมปิฎก ฉบับสังคายนา พ.ศ. ๒๕๓๐
     พ.ศ. ๒๕๓๐ ได้รับแต่งตั้งเป็นประธานบรรณกรในการพิมพ์พระไตรปิฎก ฉบับสังคายนา พ.ศ. ๒๕๓๐

     พ.ศ. ๒๔๙๔ ได้เข้าปฏิบัติวิปัสสนากรรมฐานอยู่ ณ มณฑปพระธาตุ วัดมหาธาตุ ตั้งแต่วันที่ ๑ มีนาคม ถึง ๑๙ ตุลาคม พ.ศ. ๒๔๙๔ รวมเวลา ๗ เดือน ๑๙ วัน โดยพระภาวนาภิรามเถระ (สุข) วัดระฆังเป็นอาจารย์สอน

     พ.ศ. ๒๔๙๕ ไปดูการพระศาสนาที่ประเทศพม่า และได้ปฏิบัติวิปัสสนากรรมฐาน ณ สำนักศาสนายิสสา เมืองอย่างกุ้ง ประเทศพม่า เมื่อสำเร็จการศึกษาและปฏิบัติวิปัสสนาแล้ว ได้เดินทางกลับประเทศไทยพร้อมกับพระอาจารย์ด้านวิปัสสนากรรมฐาน ๒ รูป ทีรัฐบาลไทยขอจากรัฐบาลพม่าเพื่อมาสอนวิปัสสนากรรมฐาน ประจำอยู่อยู่ในประเทศไทย พระวิปัสสนาจารย์ ๒ รูปนั้น คือ ท่านอาสภเถระปธานกัมมัฏฐานาจริยะและท่านอินทวังสะ ธัมมาจริยะกัมมัฏฐานาจริยะ

     เมื่อท่านกลับมาประเทศไทยแล้ว ท่านได้ปฏิบัติวิปัสสนากรรมฐานอยู่อีก ๔ เดือน ในสมัยนั้นท่านเจ้าประคุณเด็จพระพุฒาจารย์ครั้งดำรงสมณศักดิ์ที่ พระพิมลธรรม ได้ประกาศตั้งสำนักวิปัสสนาธรรมฐานแห่งประเทศไทย ขึ้นที่วัดมหาธาตุ และได้แต่งตั้งท่านครั้งเป็นพระมหาโชดก ป.ธ. ๙ ให้เป็นพระอาจารย์ใหญ่ฝ่ายวิปัสสนาธุระเป็นรูปแรก ท่านได้รับภาระหนักมาก เพราะเป็นกำลังสำคัญของท่านเจ้าประคุณสมเด็จ ในการวางแผนขยายสำนักสาขาไปตั่งในที่ต่างๆทั่วประเทศ จัดทำหลักสูตรวิปัสสนากรรมฐานคัดเลือกพระวิปัสสนาจารย์ไปสอนประจำอยู่ตามสำนักสาขาที่ตั้งขึ้นและจัดไว้สอนประจำที่วัดมหาธาตุ พระวิปัสสนาจารย์ทั่วประเทศ ส่วนมากเป็นศิษย์ของท่าน

     อนึ่ง ในครั้งนั้น ท่านเจ้าประคุณสมเด็จ ได้จัดตั้งกองกรวิปัสสนาธุระขึ้นเป็นศูนย์วิปัสสนากรรมฐาน ที่คณะ ๕ วัดมหาธาตุ และได้แต่งตั้งให้ท่านเป็นผู้อำนวยการกองการวิปัสสนาธุระ ในความอำนวยการของท่าน มีกิจการเจริญก้าวหน้ามาก มีผลงานปรากฏ ดังนี้

     ๑. จัดพิมพ์วิปัสสนาสารซึ่งเป็นวารสารราย ๒ เดือน (ออกปีละ ๖ เล่ม) ตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๙๘ และได้ออกติดต่อ ตลอดมาถึงบัดนี้มีสมาชิกให้การอุดหนุนวารสารนี้มีมากพอสมควร
     ๒. จัดการปฏิบัติวิปัสสนากรรมฐานขึ้นที่คณะ ๕ โดยจัดสร้างห้องปฏิบัติขึ้นรับผู้ประสงค์จะเข้าปฏิบัติ หรือผู้มีปัญหาชีวิต เข้าปฏิบัติได้ทุกเวลา ทั้งประเภทอยู่ประจำและไม่ประจำ (คือมารับพระกรรมฐานจากอาจารย์ไปปฏิบัติที่บ้านแล้วมารับสอบอารมณ์หรือมาปฏิบัติในเวลาว่างแล้วกลับไปพักที่บ้าน)
     ๓. อาจารย์ใหญ่ฝ่ายวิปัสสนาจารย์ และคณะศิษย์ของท่านได้ไปสอนวิปัสสนากรรมฐาน ในพระอุโบสถวัดมหาธาตุ ตึกมหาธาตุวิทยาลัย ตึกธรรมวิจัย มหาจุฬาลงกรณราชวิทยาลัย ทุกวันพระ และวันอาทิตย์
     ๔. ให้ความอุปถัมภ์สำนักวิปัสสนากรรมฐานอื่นที่เป็นสาขาอีกหลายสำนัก เช่น สำนักวิเวกอาคม อำเภอเมือง จังหวัดฉะเชิงเทรา สำนักวิปัสสนาภูระงำ อำเภอมัญจาคีรี จังหวัดขอนแก่น และสำนักบางกระสอ อำเภอเมือง จังหวัดนนทบุรี เป็นต้น พระธรรมธีรราชมหามุนีนั้น ได้อุทิศชีวิตอบรมและเผลแพร่วิปัสสนากรรมฐานติดต่อมาเป็นเวลายาวนานประมาณ ๔๐ ปี

     พระธรรมธีรราชมหามุนี เป็นพระมหาเถระเชี่ยวชาญแตกฉานในพระไตรปิฏกและมี ความทรงจำเป็นเลิศ สามารถบอกเรื่องราวต่างๆว่าอยู่ในเล่มใด และบางครั้งบอกหน้าหนังสือเล่มนั้นด้วย และท่านยังเป็นนักประพันธ์ ที่นิพนธ์เรื่องศาสนาได้รวดเร็ว และได้นิพนธ์ไว้มากมายหลายเรื่อง เฉพาะที่หาข้อมูลได้ แบะบทนิพนธ์ของท่านเป็นประเภทดังนี้

     ๑) ประเภทวิปัสสนากรรมฐาน มีหนังสือประมาณ ๒๑ เรื่อง เช่น เรื่องความเป็นมาของวิปัสสนากรรมฐาน คำบรรยายวิปัสสนากรรมฐาน จำนวน ๙ เล่ม
     ๒) ประเภทพระธรรมเทศนา มีหนังสือประมาณ ๔ เรื่อง เช่น เรื่องเทศน์คู่อริสัจ ฯลฯ
     ๓) ประเภทวิชาการ มีหนังสือประมาณ ๘ เรื่อง อภิธัมมัตถสังคหะปริเฉทที่ ๑-๙ ฯลฯ
     ๔) ประเภทสารคดี มีหนังสือประมาณ ๒๐ เรื่อง เช่น เรื่องพระมาลัยโปรดสัตว์นรก ฯลฯ
     ๕) ประเภทตอบปัญหาทั่วไป มีหนังสือประมาณ ๕ เรื่อง เช่น ตอบปัญหาเรื่องบุญบาปและนรกสวรรค์เป็นต้น นอกจากนี้ ยังมีคำขวัญ คำอนุโทนา คติธรรม เพื่อลงตีพิมพ์ในหนังสืออนุสรณ์ต่างๆ ที่มีผู้ขอมา