Đinh Hùng sinh ngày 3 tháng 7 năm 1920 tại làng Phượng Dực tỉnh Hà Đông (nay thuộc Thủ đô Hà Nội), là con út cụ Hàn Phụng (tên Phụng, chức Hàn lâm thị độc). Thuở nhỏ ông theo bậc tiểu học tại trường Sinh Từ, rồi bậc trung học tại trường Bưởi (Hà Nội).
Sau khi đậu “cao đẳng tiểu học” hạng bình thứ và được học bổng theo ban chuyên khoa để thi tú tài bản xứ thì “thần Ái tình đã hiện đến cùng một lúc với sự thành công đầy hứa hẹn trên” (theo lời kể của Vũ Hoàng Chương), khiến ông bỏ ngang đi viết văn, làm thơ.
Năm 1931, người chị thứ ba của ông tên Tuyết Hồng đã tự vẫn tại hồ Trúc Bạch vì hờn giận tình duyên. Mấy tháng sau cha ông cũng qua đời khi chưa đến tuổi 50. Ba năm sau, người chị lớn nhất của ông cũng chết trẻ. Năm 1943, Đinh Hùng theo sống với chị là bà Thục Oanh. Cũng năm này, ông cho xuất bản tập văn xuôi Đám ma tôi và đăng thơ trên Hà Nội tân văn của Vũ Ngọc Phan, Giai phẩm Đời Nay của nhóm Tự Lực văn đoàn… Nhưng ông thật sự bắt đầu nổi tiếng với bài thơ Kỳ Nữ mà Thế Lữ chọn in trong truyện Trại Bồ Tùng Linh.
Năm 1944, Vũ Hoàng Chương cưới Thục Oanh rồi về Nam Định, Đinh Hùng ở lại Hà Nội và cho ra đời giai phẩm Dạ Đài, với sự cộng tác của một số bạn như Trần Dần, Trần Mai Châu, Vũ Hoàng Địch… Cũng trong năm này, Đinh Hùng tản cư theo báo Cứu Quốc. Sau đó, ông về Thái Bình dạy học cùng người vợ mới cưới là bà Nguyễn Thị Thanh. Khi ấy, Vũ Hoàng Chương và vợ cũng đang tản cư về ở nơi đó.
Năm 1949, Đinh Hùng cùng vợ con trở lại Hà Nội. Tại đây ông cho ấn hành giai phẩm Kinh Đô văn nghệ (1952) và tập thơ Mê hồn ca (1954).
Tháng 8 năm 1954, ông cùng vợ con vào Sài Gòn, lập ra tờ nhật báo Tự Do với sự cộng tác của Tam Lang, Mặc Đỗ, Mặc Thu, Như Phong… Năm 1955, nhật báo trên đình bản, ông cộng tác với Đài phát thanh Sài Gòn, giữ mục Tao Đàn, chuyên về thơ ca, cho đến khi qua đời.
Trong những năm tháng ở Sài Gòn, Đinh Hùng viết tiểu thuyết dã sử Cô gái Gò Ôn khâu, Người đao phủ thành Đại La và làm thơ trào phúng trên báo Tự Do, báo Ngôn Luận. Năm 1961, ông cho in tập Đường vào tình sử (tác phẩm này được trao giải thưởng Văn chương về thi ca năm 1962).
Năm 1962, ông cho ra tuần báo Tao Đàn thi nhân, nhưng mới phát hành được 2 số thì ông mất lúc 5 giờ sáng ngày 24 tháng 8 năm 1967 tại bệnh viện Bình Dân, Sài Gòn, vì bệnh ung thư gan.
Sau khi ông mất, nhà xuất bản Giao điểm cho phát hành tác phẩm Ngày đó có em vào ngày 16 tháng 10 năm 1967.
Ngoài những tác phẩm trên, Đinh Hùng còn có 8 tác phẩm chưa xuất bản: Tiếng ca bộ lạc (thơ), Tiếng ca đầu súng (hồi ký), Dạ lan hương (văn xuôi), Sử giả (tùy bút), Vần điệu giao tình (cảo luận) và ba kịch thơ: Lạc lối trần gian, Phan Thanh Giản, Cánh tay hào kiệt.