สมเด็จพระอนุชาธิราช เจ้าฟ้าอัษฎางค์เดชาวุธ กรมหลวงนครราชสีมาเป็นพระราชโอรสในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวและสมเด็จพระศรีพัชรินทราบรมราชินีนาถ พระบรมราชชนนีพันปีหลวง ประสูติเมื่อวันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2432 เมื่อทรงพระเยาว์สมเด็จพระบรมราชชนกและสมเด็จพระบรมราชชนนีทรงออกทรงพระนามว่า "เอียดเล็ก" ชาววังออกพระนามว่า "ทูลกระหม่อมเอียดเล็ก"[1] ถึงวันที่ 8 มกราคม พ.ศ. 2441 จึงมีพระบรมราชโองการให้สถาปนาขึ้นเป็นเจ้าฟ้าต่างกรม มีพระนามว่า "สมเด็จพระเจ้าลูกยาเธอ เจ้าฟ้าอัษฎางคเดชาวุธ วิสิฐวิสุทธลักษณโสภณ อุบัตรดลกาลนิยม ประถมปริวัตรรัตนโกสินทร์ศก สะตะสาธกอัษโฎดดร สถาพรมงคลสมัย นราธิปไตยบรมนารถ จุฬาลงกรณ์ราชวโรรส อดุลยยศอุกฤษฐศักดิ อุภโตปักษวิสุทธิกษัตริย์ ขัตติยราชกุมาร กรมขุนนครราชสีห์มา" ทรงศักดินา 40,000[2]

พระองค์ทรงเข้ารับการศึกษาขั้นต้นที่โรงเรียนพระตำหนักสวนกุหลาบ ต่อมาในวันที่ 5 กรกฎาคม พ.ศ. 2446 ได้ทรงผนวชเป็นสามเณร ณ พระอุโบสถ วัดพระศรีรัตนศาสดาราม โดยมีพระเจ้าน้องยาเธอ กรมหมื่นวชิรญาณวโรรส เป็นพระอุปัชฌาย์ หม่อมเจ้าพระสถาพรพิริยพรต ประทานสรณคมน์และสิกขาบท ผนวชแล้วเสด็จไปประทับ ณ วัดบวรนิเวศราชวรวิหาร[3]

หลังจากลาผนวช พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้ทรงเดินทางไปศึกษาต่อที่ประเทศอังกฤษ พร้อมกับเจ้าฟ้าจุฑาธุชธราดิลกและเจ้าฟ้ามหิดลอดุยเดช เมื่อ พ.ศ. 2448 ทรงศึกษาวิชาทหารเป็นระยะเวลาสั้น ๆ แล้วจึงเสด็จกลับประเทศไทยมาศึกษาในโรงเรียนนายร้อยทหารบก พระองค์ทรงเข้ารับราชการในตำแหน่งผู้บัญชาการกองพล ยศพลตรี แล้วจึงไปดำรงตำแหน่งผู้สำเร็จราชการกระทรวงทหารเรือ ยศพลเรือเอก

วันที่ 11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2459 พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวมีพระบรมราชโองการให้เลื่อนเป็น "สมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้าฟ้าอัษฎางค์เดชาวุธ วิสิฐวิสุทธลักษณโสภณ อุบัติดลกาลนิยม ประถมปริวัตรรัตนโกสินทรศก สตสาธกอัษโฎดดร สถาพรมงคลสมัย นราธิปตัยบรมนารถ จุฬาลงกรณราชวโรรส อดุลยยศอุกฤษฐศักดิ์ อุภโตปักษวิสุทธิกษัตริย์ ขัติยราชกุมาร กรมหลวงนครราชสีมา" ทรงศักดินา 50,000[4] และดำรงตำแหน่งรัชทายาทแทนสมเด็จพระอนุชาธิราช เจ้าฟ้าจักรพงษ์ภูวนาถ กรมหลวงพิษณุโลกประชานาถ เสด็จทิวงคตไปเมื่อวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2463

สมเด็จพระอนุชาธิราช เจ้าฟ้าอัษฎางค์เดชาวุธ กรมหลวงนครราชสีมา มีพระกรณียกิจที่สำคัญในกองทัพเรือ คือ ทรงดำรงตำแหน่งผู้กำกับราชการกระทรวงทหารเรือ ตั้งแต่วันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2466 ต่อจากพระเจ้าบรมวงศ์เธอ กรมหลวงชุมพรเขตอุดมศักดิ์[5] โดยได้รับโปรดเกล้าฯ พระราชทานยศ พลเรือเอก เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน ศกเดียวกัน[6] และทรงดำรงตำแหน่งผู้สำเร็จราชการกระทรวงทหารเรือ ตั้งแต่วันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2467[7] ทรงเปลี่ยนระเบียบการปกครองบังคับบัญชาเรือหลวงใหม่ แต่เดิมนั้นการบังคับบัญชาในเรือหลวง แบ่งออกเป็น 2 กระบวนเรือ แต่ละกระบวนเรือต่างก็เป็นอิสระแก่กัน ขึ้นตรงต่อกระทรวงทหารเรือ พระองค์ทรงเห็นว่าไม่เหมาะสม ระเบียบข้อบังคับต่าง ๆ ไม่เป็นแบบฉบับเดียวกัน จึงให้รวมกระบวนเรือทั้งสองเป็นหนึ่งเดียว แล้วตั้งชื่อใหม่ว่า กองทัพเรือ มีผู้บัญชาการกองทัพเรือเป็นผู้บังคับบัญชา ขึ้นตรงต่อกระทรวงทหารเรือ ซึ่งผู้ดำรงตำแหน่งผู้บัญชาการกองทัพเรือคนแรกคือ นาวาเอก พระหาญสมุท (บุญมี พันธุมนาวิน) เมื่อวันที่ 18 ธันวาคม พ.ศ. 2466[8]และให้แบ่งแยกกองทัพเรือออกเป็น 3 กองเรือ คือ กองเรือปืน กองเรือใช้ตอร์ปิโด และกองเรือช่วยรบ

สมเด็จพระเจ้าน้องยาเธอ เจ้าฟ้าอัษฎางค์เดชาวุธ กรมหลวงนครราชสีมา อภิเษกสมรสกับแผ้ว สุทธิบูรณ์ ไม่มีพระโอรสและพระธิดา

พระองค์ประชวรด้วยพระโรคพระวักกะอักเสบ (โรคไต) และทิวงคต ณ พระตำหนักวังสวนกุหลาบ พระราชวังดุสิต เมื่อวันที่ 9 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2467 สิริพระชนมายุได้ 36 พรรษา พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงสถาปนาพระอิสริยยศเป็นสมเด็จพระอนุชาธิราช[9] มีพระราชพิธีพระราชทานเพลิงพระศพเมื่อวันที่ 1 กรกฎาคม พ.ศ. 2468 ณ พระเมรุ ท้องสนามหลวง[10]