1930年、後藤純男は現在の千葉県野田市に生まれました。
父は真言宗の住職で、純男もまた僧侶の道を歩むことを期待されましたが、画家を志します。 1946年、旧制中学に通いつつ日本画家の山本丘人に学び始めたときから、本格的な画家修業をスタート。その後、同じく日本画家の田中青坪に学ぶなどして見識を深めます。 青坪の特徴であるモダンな作風は、その後の純男の絵画に大きな影響を与えました。

青年時代には教師として働き始めますが、1952年に院展に出品した作品が入選を果たし、以後は教師を辞めて画家に専念することになりました。

画家として最初に取り組み始めたのは、1955年から約8年をかけて行ったスケッチ旅行をもとに作品を制作すること。旅先は関西・四国各地であり、各地の真言宗の寺院をめぐりました。 また、旅に出つつ院展には積極的に作品を発表し、1965年と1969年には作品が日本美術院賞・大観賞を獲得します。また1974年には、院展での活躍が認められて日本美術院同人となります。

1988年には東京藝術大学の教授に就任。1997年に退官するまで多くの若い画家を育てました。 また藝大教授を退官した同じ年に、後藤純男美術館を設立(北海道上富良野町)。 晩年には旭日小綬章を受章したり、東京藝術大学名誉教授となったりと栄誉を受け、逝去するまで現代日本画の第一人者として存在感を放ち続けました。