严震出身于务农世家，其家族凭借财物在乡里闻名。至德、乾元年间（756年—760年）以后，严震多次拿出家财来资助驻边军队，授任梓州长史、王府咨议参军。东川节度判官韦收向剑南节度使严武推荐严震的才能，于是授任合州长史。严武移兵西川时，任命严震为押衙，后改任恒王府司马。严武由于和严震是同宗族的缘故，因而将军府中的事务大多委托给他办理。后来历任卫尉、太常少卿。

严武死后，严震免官还乡。东川节度使上奏任命他为渝州刺史，由于生病免职。山南西道节度使再次上奏任命他为凤州刺史，加任侍御史，适逢母亲丧事免职。后恢复原职，仍任兴、凤两州团练使，多次加任开府仪同三司，兼任御史中丞。严震为政清明严格，兴利除害，受到远近人们称赞。

建中初年（780年），司勋郎中韦桢担任山、剑黜陟使，推荐严震的理事及品行在山南为第一，唐德宗李适特别赐予上下考，封为郧国公。严震在凤州十四年，具有才能公正严格不改。

建中三年（782年），替代贾耽担任梁州刺史，兼任御史大夫、山南西道节度观察等使。等到朱泚偷袭京城，李怀光在咸阳屯兵，与朱泚配合。朱泚令心腹穆庭光、宋瑗等人带着白书引诱严震一起反叛，严震聚集众人将穆庭光等人杀死。此时李怀光与叛军联合，唐德宗想转移到山南。严震听说后马上行动，派遣官吏快马呈表到奉天迎接唐德宗，令大将张用诚率兵五千人到周至迎接护驾，唐德宗听说后很高兴。不久张用诚被叛军所引诱，想阴谋反叛，朝廷对他忧虑。此时严震又派牙将马勋前来迎候，唐德宗临轩召马勋对他说明此事，马勋答道：“臣请求立刻去山南领取节度使符去召见张用诚，如果不接受召见，臣就斩其首献上。”唐德宗高兴地说：“你什么时候回来？”马勋约定时间，唐德宗勉励慰劳他。马勋得到严震的符，于是请求以五名壮兵与他同行。已经走出骆谷，张用诚认为马勋还不知道自己谋略，于是派数百名骑兵迎候马勋，马勋和同来兵士在驿舍休息，张用诚左右侍卫威武森严。马勋先收集柴草在驿舍外点火燃烧，军士们都争着去扑灭。马勋于是不慌不忙从怀里拿出使符对张用诚展示说：“大夫召见你。”张用诚慌忙起身想逃，壮兵从背后绑住他的手将其抓获。不料张用诚的儿子从后面拔刀砍马勋，马勋的左右挡住他的手臂，刀落下不重，马勋的头轻微受伤。于是杀死他的儿子，将张用诚摔在地上，壮兵坐在他肚子上，用刀尖抵住他的喉咙说：“出声即死！”马勋走近军营，军士们都已经披甲持刀。马勋大声说：“你们的父母都在梁州，今天舍弃他们，想跟从用诚反叛，有什么好处？只有灭绝你们的宗族！大夫派我来抓张用诚，不涉及你们，你们还想干什么呢？”众军士都害怕听从。于是将张用诚绑上押送到州，严震将其乱棍打死，提拔他的副将，率领兵马去迎候唐德宗。马勋率先骑马走在队伍前面，误差了半天，唐德宗非常担忧，等到马勋赶来，唐德宗喜笑颜开。第二天，乘马车从奉天出发，等到进入骆谷，李怀光派数百名骑兵来袭击，依靠山南的兵马将敌兵击退，使唐德宗舆驾没有紧急时态的担忧。不久加任严震为检校户部尚书，赐予实封二百户。

同年三月，唐德宗到梁州。山南此地贫困，粮食供给困难，宰臣商议恳请唐德宗去成都府。严震上奏说：“山南与京畿相接壤，李晟正在图谋收复，凭借六军的声援。如果去西川，则李晟看不见收复的日期。期望皇上仔细考虑。”商议没有结果，李晟送上表来，恳请驻军梁、汉，以图谋收复，众人商议才停止。梁、汉之间地域，人们还是处于刀耕火种，以采集稆为生。虽然有十五个郡，但税赋还不如中原三个县。自从安、史之乱后，此地常被山贼抢掠，人口流散大半。等到六师驻扎此地，严震设法规劝课税，聚集财富，以供应时局。民众也没有达到厌烦的程度，使税赋供应很多而没有缺乏。同年六月，收复京城，严震率兵马回到京师，进位检校尚书左仆射。朝廷下诏，任命严震为兴元尹，赐予实封二百户。

贞元元年（785年）十一月，唐德宗在南郊祭祀先帝，严震进入朝廷陪同祭祀。

贞元十一年（795年）二月，加授同平章事。

贞元十五年（799年）六月，严震去世，终年七十六岁，唐德宗停止上朝三天，追赠太保，谥号忠穆，赐予布帛、米粟不等。等到丧事举行，令百官依次到他家吊唁。