Пламен Орешарски е роден на 21 февруари 1960 г. в гр. Дупница. Прекарва детството си в Бобов Дол, където живее семейството му. Корените на фамилията Орешарски са от македонския край и произлизат от село Фролош (днешна община Кочериново), където са родени двамата братя на Пламен – Симеон и Милети. След завършване на основното си образование в ОУ „Никола Вапцаров“ в Бобов дол той продължава образованието си в математическа гимназия в София. През 1985 г. завършва Висшия икономически институт „Карл Маркс“ (сега Университет за национално и световно стопанство (УНСС)) в София със специалност „Финанси и кредит“.
В периода 1988 – 1992 г. прави докторантура по „Инвестиции и инвестиционен анализ“ в УНСС. Получава допълнителна квалификация по банково управление в САЩ и по емитиране на държавни ценни книжа в банка Нейшънъл сейвингс енд инвестмънтс (на английски: National Savings and Investments), Великобритания. От 1992 до 1993 г. преподава в УНСС като заместник-ръководител на катедра „Финанси“. От 2001 до 2005 г. е заместник-ректор, преподава „Финансово управление“, „Инвестиции“, „Инвестиционен анализ“. Преподавател е и в Нов български университет.
В периода 1993 – 1997 г. оглавява Управление „Държавно съкровище и дълг“ към Министерството на финансите. Под негово ръководство е поставено и началото на отпечатването на бандероли, като технически е осигурен цялостният процес на производство на този специфичен вид книжа. Пламен Орешарски е инициатор на концепцията за създаване на „държавно съкровище“, която е реализирана в следващите години. Част от функциите на ръководената от него дирекция са свързани с цялостния надзор и регулация на небанковия финансов сектор. Подчиненото му звено отговаря и за цялостния разрешителен режим за отпечатване на ценни книжа в България, в т.ч. акциите, включително уредбата на акционерните дружества в България.
От 1997 до 2001 г. е заместник-министър на финансите в правителството с мандат на СДС и министър-председател Иван Костов. Неговият ресор е управление на държавния дълг и финансови пазари; управление на пазара на ценни книжа в България. Под неговото ръководство се обединяват дейностите по управление на вътрешния и външния дълг. Създава се единно звено по управление на държавните дългове. За целта е изграден цялостен регистър на държавния дълг. Той е автор на първата публично обявена стратегия за управление на дълга, както и на концепцията за създаване за специален закон за държавния дълг. Ръководи преговорите за уреждането на дълговите взаимоотношения с Испания, Италия, Полша, Германия, Австрия и Холандия, като всички подписани споразумения предвиждат редукции, разсрочване и благоприятни условия на изплащане на дълговете, наследени от дореформения период. Пламен Орешарски е член на екипа, осъществил въвеждането на механизма на Валутния борд в България.
От 17 август 2005 г. е министър на финансите в кабинета на Тройната коалиция, където е единственият министър, който не е представител на нито една от трите управляващи партии. Разработваната от Пламен Орешарски и утвърдена от правителството и парламента данъчна политика е в интерес на конкурентоспособността на реалната икономика и в подкрепа на фискалната сигурност. През 2007 г. данъчната ставка за корпоративния данък печалба е намалена на 10%. Облагането на доходите на физическите лица е изравнено и става също 10% чрез промяна, направена през 2008 г. (с други думи е въведен плосък данък).
Осъществява една от най-големите реформи в държавната администрация като трансформира данъчната администрация в Национална агенция по приходите. По този начин са обединени функциите по събиране на данъци и осигурителни вноски и функциите за местните данъци са делегирани на общините. Признание за успеха на тази реформа е независимото изследване на Световната банка от 2007 г., в което България е на 10-о място сред държавите топ-реформатори. Като министър на финансите на нова страна-членка на Европейския съюз, под негово ръководство са разработени и одобрени от ЕК важните стратегически документи на страната – Националната програма за реформи и конвергентните програми.
През периода 2009 – 2013 г. е народен представител от гражданската квота на Коалиция за България в XLI и XLII народно събрание.
Номиниран е за министър-председател с мандата на Коалиция за България през май 2013 г. след предсрочни парламентарни избори. Не членува в политически партии от коалицията и се възприема изяло като експертна фигура с голям икономически и административен опит. От 29 май 2013 г. до 24 юли 2014 г. е министър-председател Република България.
