元朝末年，各地义军四起，胡深叹息道：“浙东地气尽白，是有大祸将要来临。”于是聚集里中弟子结寨自保。石抹宜孙任万户镇守处州，辟胡海参赞军事，招募士兵数千人，收捕诸山寇。温州韩虎等人杀了主将叛敌，胡深前去用理说服他们，军民感动得流涕，杀韩虎投降。

　　至正十八年（1358年），胡深与章溢讨伐龙泉之乱，收捕附近各县的盗贼，并依次将其平定。此时石抹宜孙已晋升为行省参政，胡深被任命为元帅。

　　同年十二月，朱元璋亲征婺州，胡深带领兵车数百辆前去援救，行至松溪而不能救，大败而去，婺州于是被攻下。

　　至正十九年（1359年），耿再成进攻处州，石抹宜孙分别派元帅叶琛、参谋林彬祖、镇抚陈中真和胡深率兵拒战。遇上胡大海的部队来到，和再成会合，大破石军，抵达城下。石抹宜孙战败，与叶琛、章溢逃到建宁，处州于是被攻下。胡深以龙泉、庆元、松阳、遂昌四县投降朱元璋。

　　朱元璋之前听说过胡深、章溢等人的名号，于是召见胡深，授予左司员外郎，派他回到处州，召集部曲。从征江西，平定后，任命为亲军指挥，镇守吉安。处州苗军叛乱，杀了守将耿再成，胡深随平章邵荣前往讨伐，将其诛杀。朱元璋改中书分省为浙东行中书省，任命胡深为行省左右司郎中，总制处州军民事务。此时山寇暗在当地作乱，百姓还不安定。胡深招兵一万余人，捕杀贼寇渠帅。沿海军队素来骁勇，胡海杀了他们中几个十分横行的，民患得以平息。九月，诸全叛将谢再兴带张士诚的部队进犯东阳。左丞李文忠命令胡深率兵担任前锋，谢再兴大败而走。胡深建议把诸全作为浙东的藩屏，于是经过度量在离诸全五十里处连着五指山修筑新城，分兵戍守。朱元璋刚一听说再兴叛敌，就急忙派使者告诉文忠，要他另筑新城守备，使者到达时工程已经完工。后来张士诚将领李伯升大举来犯，到达新城下，但攻城不下，大败而去。朱元璋大力嘉奖胡深的功劳，赐给他名马。

　　吴元年（1367年），朱元璋称吴王，任命胡深为王府参军，仍镇守处州。温州豪民周宗道聚众占据平阳，多次遭到方国珍侄子方明善的威逼，于是以城前来归附朱元璋。方明善大怒，下令攻打平阳。胡深派兵赶跑了方明善，于是攻下了瑞安，进兵温州。方明善十分害怕，请求年输送白银三万充实军队。朱元璋于是命令胡深班师，重新回到处州镇守。

　　同年，陈友定率军攻打处州，胡深将其击败，陈又定率部逃走，胡深乘胜追击，又将其击败，进而攻占浦城、松溪，擒获陈友定部将张子玉。因而请求发动广信、抚州、建昌三路的部队，攻取八闽。朱元璋非常高兴说：“张子玉是员骁将，他被俘后陈友定肯定胆破，趁这个时候攻打，没有攻不破的道理。”因此命令广信指挥朱亮祖由铅山、建昌出发，左丞王溥由杉关出发，会合胡深一起进军。

　　不久，亮祖等人攻克崇安，进攻建宁。陈友定将领阮德柔固守。胡深感觉到敌人的动静有点不对劲，想暂缓攻击，但朱亮祖说：“军队已到达这里，怎么能暂缓呢？况且天道幽远，山泽之气变化无常，哪里是什么不祥的征兆呢？”此时阮德柔屯兵在锦江，逼近胡深部队后方，朱亮祖急于作战。胡深率兵还击，击破敌二栅。阮德柔率军力战，与陈友定前后夹击。战到天黑，胡深率军突围，战马失蹄而被俘，随后被杀，终年五十二岁。朱元璋追封胡深为缙云郡伯。