公孙胜是蓟州九宫县人氏，自幼好习枪棒，拜二仙山紫虚观罗真人为师，道号一清先生，学得一身道术，能呼风唤雨，驾雾腾云，人称入云龙。他家中虽有老母在堂，但常年云游在外。
七星劫纲
北京梁中书为给岳父蔡京贺寿，搜刮十万贯金珠宝贝，命提辖杨志送往东京，号称生辰纲。公孙胜认为生辰纲是不义之财，便有意劫取。 他久闻托塔天王晁盖之名，便到郓城县东溪村投奔晁盖，想请晁盖一同劫取生辰纲。当时晁盖已得赤发鬼刘唐报信，并通过智多星吴用结识阮氏三兄弟，正在家中谋划劫纲之事。 晁盖得知公孙胜来意后，将他请进后堂，与吴用、刘唐以及阮氏三雄相见。七人一同定下劫纲的计策，是为"七星聚义"。
杨志押送生辰纲经过黄泥冈，晁盖七人扮作贩枣商人，也到冈上休息。七人在白日鼠白胜的配合下，用蒙汗药酒迷倒杨志等人，劫走了生辰纲。 之后，阮氏三雄返回石碣村，公孙胜则与吴用、刘唐留在晁盖庄上。
入伙梁山
生辰纲被劫后，济州府尹派三都缉捕使臣何涛查办此事。何涛探知晁盖七人假扮卖枣客商的事情，又捉拿白胜，严刑逼供。白胜熬刑不过，被迫招出了晁盖。何涛便到郓城县敦促县衙捉拿晁盖七人。郓城县押司宋江却提前向晁盖报信，而负责捉拿的都头朱仝、雷横也有意私纵。晁盖与吴用、公孙胜、刘唐得以逃到石碣村阮氏三雄家中。
晁盖四人虽然逃脱，但庄中却有庄客被官府捕获，并供出公孙胜等六人的大致情况。济州府尹又向白胜问供，白胜只得供出公孙胜六人的姓名以及阮氏三雄的住处。府尹命何涛到石碣村抓捕。 石碣村一战，公孙胜施展道术，祭起狂风，风助火势，火烧官军战船，大败何涛，而后与晁盖等人投奔梁山泊入伙。
梁山寨主王伦见晁盖等人本领高强，不肯收留，婉言劝他们下山离去，结果被林冲火并。 林冲推举晁盖为寨主，并推吴用为军师。公孙胜则居第三位，与吴用同掌兵权。 宋江上山后，公孙胜以探母参师为名，返回家乡蓟州，自此一去不回，期间曾推荐锦豹子杨林到梁山入伙。
高唐斗法
宋江攻打高唐州，却败于太守高廉的妖法。吴用让戴宗去蓟州寻取公孙胜，李逵也随同前往。二人在蓟州机缘巧合遇到公孙胜的邻居，得知公孙胜居住在九宫县二仙山。戴宗赶赴二仙山，让李逵假意伤害公孙胜的母亲，将公孙胜激出相见。但公孙胜却不肯出山，称师傅罗真人不肯相放。戴宗苦苦哀告，又去拜见罗真人，请他放公孙胜下山。
罗真人传授公孙胜五雷天罡正法，让他下山辅助宋江"保国安民，替天行道"，又送八字真言，命他"逢幽而止，遇汴而还"。公孙胜到高唐州后，与高廉斗法，以五雷天罡正法破了高廉的妖术。高廉欲要驾云逃走，结果被公孙胜用法术从云中打落，最终被雷横砍死。梁山军得以攻破高唐州。
大聚义
攻打芒砀山时，公孙胜摆下八阵图，擒获八臂哪吒项充、飞天大圣李衮，降服混世魔王樊瑞，后收樊瑞为徒。
智取大名府时，公孙胜扮做云游道士，与轰天雷凌振一同潜入北京。
梁山大聚义时，公孙胜主持罗天大醮，掘出定下头领排名的石碣碑。他位居第四，星号天闲星，担任掌管机密军师。
二败高俅时，公孙胜作法祭风，协助刘唐火烧官军战船。
南征北战
梁山受招安后，公孙胜随宋江南征北战，先后征讨辽国、河北田虎、淮西王庆。
征讨辽国时，公孙胜在幽州青石峪破除统军贺重宝的妖法。 后又以五雷天罡正法，协助宋军大破太乙混天象阵。 征辽期间，公孙胜曾带宋江去蓟州二仙山，参拜罗真人。罗真人让公孙胜随宋江"去干大功"，并请求宋江在"奏凯还京"时能放公孙胜归山。
征讨田虎时，公孙胜与关胜、呼延灼一同镇守卫州。 后在五龙山与乔道清斗法，先用法术操纵兵器在空中打斗，又召唤出神兽相斗。乔道清尽皆不敌，大败而逃，遁入百谷岭。公孙胜有意降服乔道清，只是围而不攻。乔道清最终被孙安劝降，并拜公孙胜为师。 后来，公孙胜又赶赴汾阳卢俊义处助战，以神火破了马灵的金砖法，降服马灵。
征讨王庆时，卢俊义在南丰之战中大战金剑先生李助，却不敌李助的剑术。这时，公孙胜随中军杀到，以法术使李助手中剑脱手落地。卢俊义方才将李助生擒。 而在简本水浒中，公孙胜曾"布起五里黑雾"，协助孙安夺取石祁城，又献计攻克秦州。
人物结局
平定淮西后，宋江班师回朝，驻扎在东京城外陈桥驿。公孙胜想起罗真人"遇汴而还"之语，便向宋江辞行，返回蓟州二仙山，"从师学道，侍养老母，以终天年"。
出处考究
历史上的宋江起义三十六人，多数并无名字记载，公孙胜这一人物最早出现于宋元时期的《大宋宣和遗事》中。《大宋宣和遗事》是《水浒传》蓝本之一，其中对公孙胜的事迹并没有单独的阐述描摹，形象非常模糊。而在《宋江三十六人赞》(《水浒传》另一蓝本)以及元杂剧水浒戏中，都没有公孙胜的名字。明代李开先的《宝剑记》中，公孙胜则是一名世俗军官，官拜参军。
有研究者认为，《水浒传》中的公孙胜形象很可能到小说创作的最后阶段(明代嘉靖年间)方才定型，而他在之前的水浒版本中很可能与《宝剑记》中相似，是世俗军官形象。至于公孙胜有了道士的身份，以及梁山第四的排位，则应与嘉靖年间道教社会地位的提升有关。
新水浒第一人刘传录认为，公孙胜这一人物的塑造，糅合有《三国演义》中诸葛亮的形象，承继的是诸葛亮呼风唤雨、撒豆成兵的本领。吴用虽为军师，但与诸葛亮相比，却缺少一些仙道色彩，显得质实有余而飘逸不足。而公孙胜以道士面目出现，正好与吴用相辅相成、优势互补。二人各自体现了诸葛亮才能的一个侧面，合起来刚好"顶个诸葛亮"。
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