明応7年(1498年)、後藤康秀は美作中央部に勢力を誇る美作立石氏を攻めるも美和山城主･立石景泰(美作立石氏27代当主)に撃退され討死した。
　その子･勝政は父の恨みを晴らすため機会を窺った。そして、立石景泰が病没し、その子･立石久朝が立石家28代を跡を継いだ文亀2年(1502年)に再度美和山城を攻め、これを落城させた。こうして立石氏を滅ぼし、東作州に覇を唱え確立した。　

　後藤家は南北朝時代から戦国時代にかけての200年間、三星城を居城とした。勝基もその代々守ってきた三星城を父･後藤勝国から譲り受けた。勝基が当主となってのち、出雲尼子氏の力が衰えはじめたので、永禄3年(1560年)頃にその配下から離反し、備前国の浦上宗景と組んで江見久盛の居城である倉敷城を攻め、永禄5年(1562年)には浦上勢を先導して美作国中央部へと侵攻するが失敗に終わった。永禄6年(1563年)には今度は三村家親に三星城を攻められるが、浦上氏の援軍もありこれを退け、以降は東美作統一に奔走、順調に勢力を拡大していき、安東，江見，小坂田などの土豪を配下として、ついに東美作の大部分を掌握した。
　しかし、勝基は元亀2年(1571年)に浦上宗景と対立。毛利氏と結び、居城の三星城に籠城し宗景の攻撃を受けている。翌年の毛利氏と浦上氏の和睦で浦上氏との関係も修復されたようだが、勝基は当主の座から退いたのか、替わって息子の後藤与四郎(後藤元政)が、文書を発給するようになる。
　そして、天正3年(1575年)、宇喜多直家が主君･浦上氏を居城天神山城から追放し、美作国への侵攻を始める。勝元は宗景を追放した直家に反発する旧浦上家臣の茶臼山城主･笹部勘二郎や美作鷲山城主の星賀光重らと結んで直家に対抗したが、直家は天正7年(1579年)、延原景能を大将とする大軍で茶臼山城を攻め落とし、3月にはついに三星城に攻め寄せた。勝基はよく守ったが、宇喜多氏の調略や火攻めによって、同年5月に三星城は陥落した。敗走した勝基は長内の隠坂で自害、42歳といわれるその一生を終えている。
　後年、勝基の墓として五輪塔が三星城跡に建立された。　

　少年期に父を失い義理の叔父･吉田東洋に預けられて育ち、東洋が開いた少林塾に学ぶ。また柳河藩士の大石種昌に大石神影流剣術を学び文武の業を修めた。
　安政5年(1858年)、東洋の推挙によって幡多郡奉行となる。万延元年(1860年)9月、土佐藩の大坂藩邸建築のための普請奉行を仰せ付けられる。文久元年(1861年)に御近習目付となるが、翌2年(1862年)に東洋が暗殺されると任を解かれた。文久3年(1863年)に勉学のため江戸に出て、開成所で大鳥圭介に英語を学び、会津藩士･高橋金兵衛に航海術を学んだ。元治元年(1864年)に藩政に復帰した。前藩主で事実上藩政を執っていた山内容堂の信頼を得て大監察や参政に就き、公武合体派の急先鋒として活躍した。
　慶応元年(1865年)閏5月11日、武市瑞山を獄に断ず。次いで慶応2年(1866年)、藩命を奉じて薩摩，長崎に出張し、上海を視察して海外貿易を研究した。坂本龍馬と深く交わるようになったのはこの頃である。
　慶応3年(1867年)、龍馬の提案とされる船中八策に基づいて将軍･徳川慶喜に対し大政奉還論を提議。土佐藩の在京幹部である寺村道成，真辺正心，福岡孝弟らの賛同を得て、薩摩藩の西郷隆盛，大久保利通，小松帯刀らと会談し薩土盟約を締結した。しかし、イカルス号事件の処理で土佐に乗り込んできた英国公使パークスとの交渉を命じられるなど時間を消耗したため、倒幕路線を歩む薩摩との思惑のずれから盟約は解消された。薩摩との提携解消後も大政奉還への努力を続け、10月3日に容堂とともに連署して大政奉還建白書を提出。10月14日に慶喜がこれを受けて大政奉還を行った。これらの功により、後藤は中老格700石に加増され、役料800石を合わせて計1,500石に栄進する。慶応4年(1868年)、パークス襲撃事件鎮圧の功により、中井弘と共にイギリスのヴィクトリア女王から名誉の宝剣を贈られている。明治維新の功により賞典禄1,000石を賜る。
　新政府では大阪府知事や参与，左院議長，参議，工部大輔などの要職に就くが、明治6年(1873年)の征韓論争に敗れて板垣退助，西郷隆盛らと共に下野する(明治六年政変)。その後、板垣や江藤新平，副島種臣らと共に愛国公党を結成し、民撰議院設立建白書署名の1人となる。
　明治7年(1874年)、実業界に転身して商社｢蓬莱社｣を設立する。約55万円で政府から高島炭鉱の払い下げを受けて経営に乗り出すが、2年後には放漫経営のため破綻し、福澤諭吉の要請で三菱の岩崎弥太郎に売却している。
　明治14年(1881年)、自由党の結成に際しては、板垣に次ぐ副党首格で参加し大同団結運動を推進するが、後に政府への協力に転じる。明治16年(1883年)、福澤の要請で李氏朝鮮政府の金玉均を援護するため、フランス公使に艦隊を借りて自由党壮士を組織し、朝鮮半島に送り込む計画を立てるも頓挫する。
　明治20年(1887年)5月、伯爵を授けられる。進歩党結成にも尽力し、黒田内閣や第1次松方内閣で逓信大臣、第2次伊藤内閣では農商務大臣などを歴任。しかし明治27年(1894年)5月、商品取引所の開設にまつわる収賄事件の責任をとって大臣職を辞した。
　明治29年(1896年)夏頃、心臓病を患って箱根で療養につとめたが、翌明治30年(1897年)8月4日薨去。享年59。墓は東京都港区の青山霊園にある。