Отцом Улу-Мухаммеда, по всей вероятности, является Ичкиле Хасан. Мухаммед впервые предъявил свои претензии на престол Золотой Орды в 1419. Он пользовался поддержкой крымской знати, и в первую очередь эмира Текие из рода Ширин. Использовав момент анархии, наступивший после смерти Едигея Мухамед захватил власть в Волжской Булгарии и Хаджи-тархане и в 1420 объявил себя ханом Золотой Орды.

В это время в Восточном Деште при поддержке ногайских биев во главе со старшим сыном Едигея Мансуром власть захватил Хаджи-Мухаммед, также провозгласивший себя ханом Орды, но не пытавшийся захватить Поволжье. Вместе с тем, и в западной части Орды Мухаммеда поддерживали далеко не все. В оппозиции находились даже его двоюродные братья Худайдат, сын Али, и Девлет-Берди, сын Таш-Тимура. При поддержке мангытов Борак разбил Мухаммеда, который нашел прибежище в Литве у князя Витовта.

Пока Мухаммед был в Литве, борьбу против Борака начал его двоюродный брат Худайдат, также претендовавший на престол, но был побежден Бораком в 1423 и окончательно разгромлен войсками Витовта в 1424 при налете на Одоевское княжество, и вероятно погиб, так как в дальнейшем его имя не упоминается. В этот момент Витовт оказал поддержку Мухаммеду, и тот в 1424 овладел родным Крымом. Затем он легко овладел Хаджи-тарханом (Астрахань) и наконец вступил в битву за Сарай-Берке. В 1426 он смог одолеть Борака, который отступил на восток.

В скором времени у Мухаммеда начался конфликт с Девлет-Берди, захватившим власть в Крыму. В 1427 в Поволжье вернулся Борак. Он захватил у Мухаммеда Сарай, но тот сохранил власть в Булгарии и Хаджи-тархане. В этот момент Девлет-Берди выступил из Крыма и напал на Борака, овладел Сараем и провозгласил себя ханом, но через три дня Борак вернулся и разгромил Девлет-Берди. Однако борьба с крымским царевичем видимо ослабила его. В этот момент Мухаммед напал на Борака и захватил Сарай.

Придя к власти, Мухаммед повёл активную внешнюю политику. Он продолжал поддерживать дружественные отношения с Витовтом, направил дружественное послание турецкому султану Мураду II (14.03.1428), послал посольство к султану Египта Барсбаю (1429). Не получив ответа от Турции и от Египта, Мухаммед благожелательно принял послов германского императора.

Восстановить былое могущество Золотой Орды Мухаммеду не удалось. Земли к Востоку от Волги больше не подчинялись Орде. Около 1428 появился новый конкурент в борьбе за трон — Кичи-Мухаммед, сын Тимур-хана. Чтобы избежать путаницы, современники прозвали правителя Орды Улу-Мухаммед ("старший"), а его конкурента Кичи-Мухаммед ("младший"). Кичи-Мухаммед пользовался поддержкой ногайских биев, сыновей Едигея и младших братьев Мансура, Гази и Науруса. Кроме того он имел много сторонников в Хаджи-тархане.

Погодные условия в Поволжье в эти годы были неблагоприятными, народ голодал, а правитель не обладал возможностью как-то его поддержать. В этих услових многие переходили на сторону Кичи-Мухаммеда. Его победа была уже близка, но в этот момент из-за какой-то ссоры Кичи-Мухаммеда покинули ногайские бии. При этом Наурус-бий перешёл на сторону Улу-Мухаммеда со своими войсками, чем значительно усилил его. Улу-Мухаммед сделал его беклярбеком. В это время власть Улу-Мухаммеда была велика, и соседи именно его считали законным правителем Орды. Однако возвышение ногайского вождя вызвало негативную реакцию среди старых и заслуженных сторонников Улу-Мухаммеда, Текие, предводителя рода Ширин, и Хайдара, главы рода Кунграт. Он причинил им ещё несколько обид, в итоге против него возник заговор.

Хайдар без ведома Улу-Мухаммеда в 1430 совершил набег на Русь и обманом захватил в плен воеводу города Мценск Григория Протасьева. Мценск был тогда под властью Литвы, союзницы Улу-Мухаммеда, поэтому при возвращении из набега Хайдар получил гневный выговор, а Протасьев был отпущен с почётом и подарками.

В 1431 к Улу-Мухаммеду явились для разрешения спора о великом княжении московский князь Василий II и Юрий Дмитриевич Звенигородский. Текие гостеприимно принял Юрия, обещал ему поддержку и убеждал в положительном решении. Но представитель Василия Иван Дмитриевич Всеволожский сумел сыграть на своеволии хана, выставляя на первый план, что хан волен в своём решении, тогда как его противники ссылались на завещание Дмитрия Донского. Против Юрия Дмитриевича сыграли и его дружеские контакты с Литвой, тогда как Всеволжский подчеркивал отсутствие самостоятельной политики у московского князя. В итоге спор был решен в пользу Василия, что подорвало авторитет Текие и вызвало его обиду. Когда в 1432 Кичи-Мухаммед начал активные действия против Улу-Мухаммеда, Текие и Хайдар со своими войсками откочевали в Крым, где способствовали приходу к власти очередного претендента на ханский престол Сайид-Ахмада, внука Тохтамыша.

После кончины Витовта (27.10.1430) в Литве началась длительная борьба за власть между Свидригайлом Ольгердовичем и Сигизмундом Кейстутовичем. Улу-Мухаммед поддерживал Свидригайло и неоднократно посылал ему войска, но тот заключил союз с Сайид-Ахмадом. Тогда Улу-Мухаммед попытался договориться с Сигизмундом, но тот, занятый междоусобной войной, помощи оказать не мог. Наконец Улу-Мухаммед пошёл на переговоры с Кичи-Мухаммедом. Он уступил ему Поволжье, сохранив свою власть в западной части, на окраинах Руси и в Северном Причерноморье. Кичи-Мухаммед получил право владеть многократно разорённой столицей Сараем, но предпочёл пребывать в более благополучном Хаджи-тархане. На среднем Поволжье фактически уже оформилось независимое Казанское ханство во главе с Гияс ад-Дином. В 1434-1436 в бывшей Золотой Орде установился временный паритет трёх ханов Улу-Мухаммеда, Кичи-Мухаммеда и Сайид-Ахмада. В 1434 Василий II даже заплатил дань всем троим.

В 1436-1437 равновесие нарушилось. Беклярбек Наурус, не поладив с Улу-Мухаммедом, перешёл на сторону Кичи-Мухаммеда. На Улу-Мухаммеда напал сначала Сайид Ахмад, а затем и Кичи-Мухаммед, но не смог довести дело до конца: воспользовавшись его отсутствием, казанский правитель Гияс ад-Дин захватил Сарай, и Кичи-Мухаммед вернулся для защиты своей номинальной столицы. Гийас ад-Дин удерживал город около месяца, но в итоге был побежден и вероятно убит.

В 1436 Улу-Мухаммед был низложен с престола Гияс ад-Дином и был вынужден удалиться в Крым. Однако вскоре он поссорился с местным эмиром Хайдаром, который призвал на помощь хана Сайид-Ахмада. Не надеясь устоять, Улу-Мухаммед с 3-тыс. войском покинул Крым и направился в пределы Руси, где занял приграничный город Белев. Князь Василий потребовал покинуть город и направил против него 40-тыс. войско, но оно было наголову разбито (5.12.1437).

Улу-Мухаммед не стал задерживаться на Руси, а направился в земли Булгарского вилайета Золотой Орды, в Казань. Утвердившись в Среднем Поволжье, хан решил восстановить господство над русскими княжествами. Свои набеги на Русь хан начал весной 1439, занял Нижний Новгород, дошёл до Москвы и сжёг её посады.

В 1444-1445 Улу-Мухаммед совершил ещё один поход против Москвы. Его мурзы опустошили восточные московские области. Во время похода на Рязанское княжество погиб его сын Мустафа. Хан взял Нижний Новгород (1445) и оттуда пошёл на Муром. Василий II с объединёнными силами удельных князей двинулся против него, и Улу-Мухаммед вернулся в Нижний Новгород. В битве под Суздалем (7.07.1445) москвичи были разбиты. Великий князь Василий и его двоюродный брат князь Михаил Верейский попали в плен.

Василий был доставлен в Нижний, а позже в Курмыш, где был освобожден 1 октября, а Улу-Мухаммед вернулся в Казань. Точные условия его освобождения неизвестны, но для сбора огромной контрибуции в Москву прибыло 500 человек татар и многие города были отданы в кормление. С этим поражением Василия следует увязывать появление в пределах Московского княжества, в Мещере Касимовского ханства, первым правителем которого стал сын Улу-Мухаммеда царевич Касим.

Вскоре после возвращения в Казань Улу-Мухаммед умер.