1980년 중앙정보부(현 국가정보원)에 입사했다. 이후 28년 3개월 동안 줄곧 대북, 정보 부문에서 활동했다.
대한민국의 제34대 국가정보원장으로, 국정원장 퇴임 이후 2020년 7월 3일, 국가안보실장에 임명되었다.
1954년 12월 6일 서울 출생 1973년 서울고등학교(25회) 졸업했다. 1975~1976년 육군 일병 의가사 제대로 군 복무를 마친 뒤 1976년 서울대학교 교육계열(인문계)에 입학했다.
1980년 서울대학교 사범대학 교육학과를 졸업하며 국가안전기획부에 공채 17기로 입사했다. 이후 미국 존스 홉킨스 대학교 국제관계대 학원(SAIS)에서 석사 학위를 취득했다.
북한 신포 경수로 건설을 위한 한반도 에너지개발기구(KEDO) 사업 당시 북한 금호사무소 현장사무소장으로 1997년부터 2년간 북한에 상주했다.
2000년 남북정상회담 당시 국정원 대북전략조정단장으로 실무책임자 역할을 수행했다.
이후 2000년 10월 박재규 당시 통일부 장관의 김정일 위원장 면담부터 2005년 정동영 당시 통일부 장관의 김 위원장 면담까지 모두 배석했다.
2007년 제2차 정상회담 때도 배석했고, 2007년 11월 남북총리회담 대표단에도 포함됐다.
2004년 1월 김만복의 후임으로 국가안전보장회의 정보관리실장(1급)으로 승진해 청와대에서 근무하며 당시 대통령비서실 시민사회수석이었던 문재인과 연을 맺었다.
김대중, 노무현 두 명의 전직 대통령을 포함해서 김정일과 만났던 대한민국의 고위 인사들을 모두 수행하면서, '한국에서 김정일을 가장 많이 만난 인물'로 기록되었다.
이명박 대통령이 취임한 후 2008년 3월 국가정보원 3 차장을 끝으로 퇴직하였다.
제19대 대통령 선거 문재인 후보가 당선되자 이튿날인 2017년 5월 10일 취임한 문재인 대통령이 하루라도 공석으로 둘 수 없는 중요한 자리라며, 직접 1호 인사로 국무총리 후보자(이낙연)와 함께 문재인 정부의 초대 국정원장 후보자로 발표되었다.
국정원장 후보자 배우자가 과거 20여년간 약국을 운영했던 약사로 알려졌다.
서훈 부인은 덕성여대 약대를 나온 오해정 약사로 상가 6개 호실의 임대사업을 하고 있는 것으로 서 후보자 인사청문회에서 밝혀졌다.
2020년 7월 3일 국가정보원장에서 물러나고 청와대 국가안보실장으로 임명되었다. 후임 국정원장에는 박지원 전 민생당 국회의원이 내정됐다.
2022년 7월 8일, 서해 공무원 피격 사건, 탈북 선원 강제 북송 사건으로 한평생 몸담았던 국가정보원에 의해 후임 국정원장이었던 박지원과 함께 고발되었다.
서해 공무원 피격 사건과 관련하여 당시 국방장관이던 서욱과 해양경찰청장이던 김홍희가 모두 구속된 가운데 두 사람 다 공통적으로 첩보 삭제와 월북 발표의 배경으로 서훈 전 안보실장을 지목한 것으로 알려졌다.
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