Народився на ст. Дебальцеве (Донеччина), мати — із Кам'яного Броду (Луганськ). Його батько мав французьке коріння. Його батько, Микола Володимирович, за фахом кресляр, був людиною непосидющою й різнобічно обдарованою, змінив багато професій, вчителював, працював сільським адвокатом, шахтарем. Мати поета - Марія Данилівна Локотош - малярка, робітниця з Луганська, займалася хатнім господарством.

Володимир Сосюра закінчив сільську і вчився в агрономічній школі, з дитячих літ працював на шахтах і виробнях Донбасу; брав участь у громадянській війні, спершу в армії УНР, пізніше в Червоній армії. По закінченні громадянської війни вчився в Комуністичному університеті в Харкові (1922 — 23) і на робфаці при Харківському Інституті народної освіти (1923 — 25); належав до літературних організацій «Плуг», «Гарт», ВАПЛІТЕ, ВУСПП.

Перший вірш (російською мовою) надрукував 1917. В архівах збереглися недруковані вірші Сосюри (українською мовою), писані за його перебування в Армії УНР, але перша збірка «Поезії» вийшла 1921, а раптову славу принесла йому революційно-романтична поема «Червона зима» (1922), визнана за найвидатніший зразок поетичного епосу громадянської війни в Україні. Цій темі Сосюра присвятив і багато інших творів, в яких органічно поєднується інтимне з громадським і загально-людським: збірка «Місто» (1924), «Сніги» (1925), «Золоті шуліки» (1927) і низка інших. Уже в перших збірках Сосюра виявив себе найсильнішим ліриком в українській поезії своєї доби. Його співучі й повні незглибної ліричної стихії поезії вражають задушевністю, революційним запалом і пристрастю інтимних почувань. Основні джерела, якими живилася лірика Сосюри (народна творчість, Тарас Шевченко і пізніші лірики), перетопилися в його поезії на оригінальний стиль, позначений класичною простотою вірша, співучістю і романтичним піднесенням. Починаючи вже з раннього періоду творчості, в поезії Сосюри знайшли відображення і суперечності його доби: типова для українського інтелігента 20-их років неможливість поєднати відданість більшовицькій революції з почуттям національного обов'язку: поема про внутрішнє роздвоєння («комунар і націоналіст») «Два Володьки» (1930), відразу по виході заборонена збірка «Серце» (1931). Попри заборони, у творчості Сосюри того часу потужно пробивається мотив українського патріотизму (недрукована поема «Махно», відома лише в уривках «Мазепа», 1930).

На початку 30-их років це призвело Сосюру до конфлікту з комуністичною партією, членом якої він був з 1920. На тлі голодової смерти мільйонів українських селян, і репресій та розстрілів діячів української культури за постишевщини це довело Сосюру до межі психічного розладу. Попри ці несприятливі обставини, у 1930-их роках Сосюра, поруч з будівничою тематикою (типовий «Дніпрельстан» ще з 1926), майже єдиний в Україні культивував інтимну, любовну лірику: «Червоні троянди» (1932), «Нові поезії» (1937), «Люблю» (1939), «Журавлі прилетіли» (1940) та інші. 1942 — 44 Сосюра воєнний кореспондент. З того часу збірки: «Під гул кривавий» (1942), «В годину гніву» (1942), поема «Олег Кошовий» (1943) та інші. З повоєнних збірок визначніші: «Зелений світ» (1949), «Солов'їні далі» (1956), «Так ніхто не кохав» (1960). Помітне місце в творчості Сосюри посідають також ширші епічні полотна: поеми «1871» (1923), «Залізниця». (1924). віршований роман «Тарас Трясило» (1926).

У 1948 Сосюру відзначено найвищою тоді нагородою — Сталінською премією, але в 1951 він знову зазнав гострих нападів критики, приводом до чого була стаття в газеті «Правда», яка обвинувачувала Сосюру у «буржуазному націоналізмі» за патріотичну поезію «Любіть Україну», написану 1944 р. За таких обставин, незважаючи на велику продуктивність (понад 40 збірок поезій), творчі досягнення Сосюри були значно нижчі від його можливостей.

Збірні видання творів Сосюри: «Поезії в 3 томах» (1929 — 30), «Твори в 3 томах» (1957 — 58), «Твори в 10 томах» (1970 — 72).

Помер Володимир Сосюра 8 січня 1965 р Похований в Києві на Байковому цвинтарі