Сведения о жизни Варлаама крайне скудны. В 1506 году он упоминается как архимандрит Симонова монастыря. В 1510 году вместе с Коломенским епископом Митрофаном сопровождал великого князя Василия III в походе на Псков. 3 августа 1511 года был хиротонисан во епископа с возведением в сан митрополита Московского и всея Руси. Пытался защищать Максима Грека против обвинений его в ереси.
В 1521 году Василием III был смещён с митрополии и сослан в Каменный монастырь на Кубенское озеро за то, что протестовал против развода великого князя с Соломонией Сабуровой и женитьбе его на Елене Глинской.
