萧思温出身契丹“二审密”中的拔里氏,父亲是北府宰相萧敌鲁的族弟忽没里(又作“胡毛里”“胡母里”),后娶辽太宗长女燕国大长公主,成为驸马。
萧思温在辽太宗时入仕,历任奚秃里太尉、群牧都林牙。他通书史,重视仪容仪表,但不擅长打仗。辽穆宗时,萧思温出任南京(今北京市)留守,抵御后周不力,导致三关三州丧失,南京告急。所幸后周世宗柴荣生病班师,才守住了南京。
辽穆宗沉湎酒色,喜欢杀人,萧思温作为“预政”的外戚却未能有效规劝,为士大夫舆论所批评。后辽穆宗遇刺,萧思温与南院枢密使高勋、飞龙使女里等立耶律贤为帝,是为景宗。辽景宗继位后,因为萧思温拥戴有功,拜为北院枢密使兼北府宰相,并将其三女萧绰选为贵妃,不久升为皇后,萧思温也加封尚书令、魏王,取得“世预其选”的资格(北府宰相一职在其家族中世选)。次年五月十五日,萧思温在随景宗出猎闾山时,遇刺身亡于盘道岭。九月,幕后真凶萧海只、萧海里兄弟被查获并处死。