江戸時代後期の近江国彦根藩の世嗣であった。文化6年（1809年）に誕生し、文政8年（1825年）には兄である14代藩主・井伊直亮の養子となる。文化8年（1812年）に従四位下・侍従に叙任され、玄蕃頭と称する。天保4年（1833年）には左近衛権少将に昇進。しかし、家督を継ぐ前の弘化3年（1846年）、江戸で病に倒れ38歳で没す。死後、同母弟の井伊直弼が養嗣子となり、直亮の後を継いで彦根藩15代藩主となる。