少即英敏，博雅好古，绝意仕进。当时风雅之士来嘉兴必访项元汴，名画家文彭、文嘉等与项元汴交往尤密。明万历年间神宗朱翊钧闻其名，特赐玺书征他出来做官，不赴。

项元汴所藏书法、名画以及鼎彝玉石，甲于海内。项元汴精于鉴赏，辨别真膺，析及毫发，当时无人可比。与项同时代的人记载：“项氏所藏如顾恺之《女史箴图》等，不知其数，观者累月不能尽也。其他墨迹及古彝器尤多。其家累世富厚，不惜重赀以购，故江南故家宝藏皆入其手。”他遴选能工巧匠制作的各种器具，凡几榻架柜奁盒等，镌以铭识，都极精巧，如同秦汉之物。清顺治二年（ 1645 ）闰六月，清兵攻破嘉兴府城，其藏品被千夫长汪六水所劫掠，散失殆尽，存世的藏品多归于皇宫，现仍藏于故宫博物院和其他博物馆。

项元汴曾获一古琴，上刻“天籁”两字，故将其储藏之所取名“天籁阁”，并镌有天籁阁、项墨林等印，凡藏品都钤有印记，往往满纸满幅。项氏以天籁阁名传后世，阁早已毁，今城内建设街道天籁里即以天籁阁命名。  

项元汴工绘画兼擅书法。山水学元代黄公望、倪瓒，笔致疏秀，神合处辄臻胜境，书法出入唐智永、元赵孟頫。刊有《天籁阁帖》，著有《墨林山人诗集》等。