天禄元年12月(970年1月)従五位下に叙爵。のち、右馬助･衛門佐･左近衛少将と武官を歴任するが、正妻腹の異母兄弟である道隆･道兼･道長らに比べて昇進は大きく遅れた。
　寛和2年(986年)の花山天皇を出家･退位させた寛和の変では、長兄･道隆と共に清涼殿から三種の神器を運び出すなど父･兼家の摂政就任に貢献。変から1年半ほどの間に正五位下から従三位にまで一挙に昇進し、公卿に列した。
　その後、異母弟の道長とは親しかった(妻同士が姉妹で相婿)こともあって、長徳元年(995年)道長が執政となると、その権勢の恩恵を受け、長徳2年(996年)中納言、長徳3年(997年)大納言と急速に昇進した。一方で、異母兄･道隆の娘を妻とし、嫡男･兼経が道隆の4男･隆家の娘婿であったことから、道長との不仲を噂されることもあったという。
　寛仁4年(1020年)9月半ば頃より病気のため重態に陥り、10月13日に法性寺にて出家、前年に既に出家していた道長の見舞いを受けるが、15日に薨去。　官途における競争相手であった藤原実資は｢一文不通の人(何も知らない奴)｣｢40代になっても自分の名前に使われている漢字しか読めなかった｣などと記している。父や兄弟に見られるような政治的才能や、母のような文学的素養はなかったと伝えられている。
　藤原道綱母が著した『蜻蛉日記』における道綱に関する記述は、やはり母から見てもおとなし過ぎるおっとりとした性格であると記されているが、弓の名手であり、宮中の弓試合で少年時代の道綱の活躍により旗色が悪かった右方を引き分けに持ち込んだという逸話が書かれている。勅撰歌人として、『後拾遺和歌集』(1首)以降の勅撰和歌集に4首が入集している。　

　阿闍梨、天王寺別当。中古三十六歌仙の一人。若くして出家し、天台座主･良源の弟子となった。長和5年(1016年)天王寺別当。
　花山上皇と親しく、上皇の死を悼む歌が残されている。『宇治拾遺物語』などには、和泉式部と親しかったという説話がある。『後拾遺和歌集』(16首)以下の勅撰和歌集に57首が入集。家集に『道命阿闍梨集』がある。読経の声に優れていたという。　

　母の姉妹である源倫子が叔父の道長の正室であった関係で、道長の養子として世に出る。寛弘8年(1011年)に元服し従五位上に叙爵。以後、道長の威光を背景に昇進を重ね、寛仁2年(1018年)に19歳にして従三位となって公卿に列する。治安3年(1023年)には参議に任ずるが、その後、病のため昇進が停止。長元8年(1035年)備前守。長暦元年(1037年)に至ってようやく正三位となり、長久4年(1043年)に出家、引退。同年に薨去。
　万寿元年(1024年)の豊明節会においては、任務として五節舞の舞姫を貢進するも、病を口実にその舞姫の控え室に籠もってしまうという事件を引き起こしている。　

　関白右大臣として執政の座にあった藤原道兼の3男として誕生するが、長徳元年(995年)に道兼が没した後、伯父･藤原道綱の養子となった。
　長保3年(1001年)に元服し、即日叙爵。兵衛佐･左近衛少将･侍従などを歴任する。この間の寛弘2年(1005年)正月の踏歌節会に際して、源朝任，藤原兼貞，藤原忠経，藤原経通，藤原資平と共に蔵人に暴行を加えて、節会で踏歌を行う女性らが使用するはずだった簪や櫛を取り上げてしまう事件を起こし、他の5名と共に謹慎処分を受けている。
　長和3年(1014年)、三条天皇の蔵人頭に任ぜられる。位階も正四位下まで昇り、長和5年(1016年)正月には右近衛中将を辞任した兄･兼隆に替わって左近衛中将に任ぜられるなど公卿の座を目前にするが、間もなく三条天皇は後一条天皇に譲位してしまい、兼綱は蔵人頭を止められた。蔵人頭を止められたことに関して、かつて父･道兼が花山天皇を騙して退位させ(寛和の変)、兄･兼隆が敦明親王を騙して皇太子を辞退させたため、この一族を天皇や皇太子の身辺に近づけてはならない、との風評が立ってきたことが理由であったという。
　三条朝で同じく蔵人頭兼左近衛中将であった藤原資平が引き続き新帝の蔵人頭に任ぜられ、翌寛仁元年(1017年)に参議に任ぜられて公卿に列したのとは対照的に、兼綱は10年以上の長きに亘って左近衛中将に止まり、結局、公卿昇進を果たせなかった。その後、長元2年(1029年)には越前守に任ぜられて、地方官に転じる。
　天喜6年(1058年)7月29日紀伊守在任中に、任国で卒去。享年71。勅撰歌人として、『後拾遺和歌集』に和歌作品が1首採録されている。