او که کودکی مستعد و باهوش بود، پس از فراگیری خواندن و نوشتن، مقدمات دروس دینی و حوزوی نزد پدر خود و برخی از اساتید کاشان را فراگرفت و تا پایان دوره سطح آن را ادامه داد. بعد از آن با راهنمایی پدر برای ادامه تحصیلات عالی حوزوی، عازم حوزه علمیه نجف اشرف شد.
وی در دروس خارج فقه و اصول اعاظم و اساتید بزرگ توانست بهصورت مستمر شرکت کند و توانست با بهرهگیری از مباحث علمی و اخلاقی به درجات عالیه علم و کمال دست پیدا کند.
وی در زمان حیات خود شاگردانی همچون سید محمد محقق داماد، امام خمینی (ره)، میرزا هاشم آملی، سید شهابالدین مرعشی نجفی، میرزا خلیل کمرهای و دیگر بزرگان ایرانزمین را در کلاسهای درس خود به تعلیم رسانده است.
آیتالله میر سید علی یثربی نزد اساتید عالم خود بهویژه آقا ضیا الدین عراقی از جایگاه و اهمیت ویژهای برخوردار بود، همچنین در جمع شاگردان آقا ضیا الدین عراقی همانند ستارهای میدرخشید.
آیتالله میر سید علی یثربی پس از اینکه 7 سال در نجف اشرف اقامت گزید به دستور پدر بزرگوارشان به کاشان بازگشت و به تدریس و اقامه نماز جماعت مشغول شد، وی در سفری که با پدرش به قم داشت در دیدار با آیتاللهالعظمی حاج شیخ عبدالکریم حائری پیشنهاد ایشان برای اقامت در قم را پذیرفت و در همانجا به تدریس و تربیت شاگردان خودپرداخت.
این عالم ربانی پس از هفت سال تدریس سطوح عالی و تربیت شاگردان، به تدریس خارج اصول پرداخت که علاوه بر شاگردان دوره سطح عالی برخی از فضلا و بزرگان حوزه نیز در این درس شرکت میکردند و از فیض حضور ایشان بهره کافی میبردند.
در سال 1347 قمری آیتالله سید محمدرضا یثربی کاشانی نخستین مدرس و پدر بزرگوار آیتالله میر سید علی یثربی دعوت حق را لبیک گفت، همان زمان بود که میر سید علی یثربی به کاشان بازگشت و بهجای پدر به تدریس، تربیت طلاب، اقامه نماز جماعت و به امور دینی مردم کاشان پرداخت.
تا آن زمان که حاج شیخ عبدالکریم حائری در قید حیات بودند این عالم ربانی در قم حاضر میشدند و با ایشان به بحث و مشورت مسائل دینی و فقهی میپرداختند.
آیتالله میر سید علی یثربی علاوه برجامعیت علمی، عالمی آگاه به زمان بود و نسبت به حیلهگری غربیها برای ایجاد فتنه در میان مسلمانان و حذف تدریجی اسلام توسط استعمارگران مخصوصاً استعمار انگلیس، حساس و آگاه بود و پیوسته خطر آن را به شاگردان خود و مردم گوشزد میکرد.
وی همهساله در ماه محرم و روزهای تاسوعا و عاشورای حسینی در بقعه حبیب بن موسی (ع) کاشان منبر میرفت و پس از وعظ و نصیحت، بهصورت مفصل روضه میخواند، همچنین ایشان در یکی از منبرهای خود میگفت، من اگر روضهخوان نیستم، ولی افتخار میکنم که خاک قدم روضهخوانها را سرمه چشمم کنم.
این فقیه عالیقدر پس از یکعمر تلاش و خدمت خالصانه به اسلام، سرانجام در سحرگاه پنجم ماه رجب سال 1379 قمری برابر با 13 دیماه 1338 شمسی، در سن 68 سالگی براثر عارضه قلبی دعوت حق را لبیک گفت و به دیار باقی شتافت.
آرامگاه این عالم فقید در جوار امامزاده حبیب بن موسی (ع) واقع در خیابان نطنز (پشت مشهد قدیم) کاشان است.
از جمله اساتید آیتالله میر سید علی یثربی کاشانی، حضرات آیات آقا ضیاالدین عراقی، میرزا محمدحسین نائینی، سید ابوالحسن اصفهانی، سید محمدکاظم یزدی و سید محمدرضا کاشانی (پدر بزرگوارش) بودند.
آثار بهجامانده از این عالم فاضل، رساله سفینه النجات، حاشیه برعروه الوثقی و همچنین جزواتی در اصول را از خود بهجا گذاشته است.
به گزارش تابناک اصفهان، با رحلت آیتالله میرسید علی یثربی، برادر و شاگرد عالم ایشان، آیت الله سید مهدی یثربی راه برادر بزرگ را ادامه داده و بعدها ارتباط مستحکمی نیز با حضرت امام داشت. اگر اثر گرانقدر «صحیفهی امام» را تورق کنیم، نامههای مبادله شدهی ایشان با امام را خواهیم دید. اولین نامه ایشان به حضرت امام، در غائلهی انجمنهای ایالتی و ولایتی بود که حضرت امام نیز در پاسخ ایشان به تاریخ اواخر آبان سال 1341 ش مرقوم داشتند: «به عرض عالى [آیتالله سید مهدی یثربی، برادر استاد امام] مىرساند، مرقوم محترم که حاکى از سلامت وجود محترم بود موجب تشکر گردید. توفیق و سعادت جنابعالى را از خداوند تعالى خواستار است. اگر صلاح مىدانید از خود آقایان روحانیون و سایر طبقات نشریهاى مبنى بر پشتیبانى از قم و اظهار تأثر از واقعه فاجعه منتشر فرمایید. امید است ان شاءاللَّه بتوانیم جلو این مفاسد را که مىخواهند اجرا کنند، بگیریم. امید است در مظانّ استجابت دعوات، منظور نظر شریف باشم.»