Kosztolányi Dezső költő, író, műfordító, újságíró 1885. március 29-én (virágvasárnap) született Szabadkán, nemeskosztolányi Kosztolányi Árpád(1859–1926) fizika- és matematikatanár, iskolaigazgató és Brenner Eulália (1866–1948) gyermekeként. Édesanyja révén volt unokafivére Brenner József, alias Csáth Géza (1887–1919) író. Apai nagyapja nemeskosztolányi Kosztolányi Ágoston, bankpénztáros, 1848/49-es honvéd százados, Bem seregében szolgált (személyesen ismerte Kossuth Lajost és beszélgetett Petőfi Sándorral is); ő tanította meg írni és olvasni, valamint angolul unokáját. A kisfiút 1885. április 7-én keresztelték meg a szabadkai római katolikus Szent Teréz-plébánián, keresztszülei Hofbauer István, későbbi altábornagy és felesége, szül. Oravecz Izabella volt. A gyermek a keresztségben a Dezső, István, Izabella utóneveket kapta. A családi hagyományok szerint apai felmenői a nemeskosztolányi Kosztolányi család leszármazottai. Ugyan anyakönyvekkel alátámasztani ezt nem sikerült, de nemeskosztolányi Kosztolányi Samu és József az író dédanyjának, Filáczy Veronikának 1841-ben Bars megyéhez írt folyamodványában elismeri, hogy Veronika férje, Kosztolányi János „Atyámfia légyen", azaz, hogy vérrokon. Másik érdekes családi hagyomány az író dédanyjának, Kléri Magdolnának francia származása, amelyet a családnév „Cléry" írásmódja alapján összefüggésbe hoztak XVI. Lajos Cléry nevű komornyikjával, aki a királyt, mint Capet Lajost kivégzéséhez öltöztette. A feltételezés azonban hamisnak bizonyult.
A gimnáziumot Szabadkán kezdte, majd önképzőköri konfliktusa miatt (magyartanárára tett megjegyzést) kicsapták, s magántanulóként, Szegeden tette le az érettségit.
Első írása, amely nyomtatásban megjelent, Egy sir című verse volt, ezt a Budapesti Napló 1901. október 26-i, 295. száma közölte.
1903-ban Budapestre költözött, s beiratkozott a bölcsészkar magyar–német szakára. Itt ismerkedett meg és kötött barátságot – Négyesy professzor stílusgyakorlatain – Babits Mihállyal, Juhász Gyulával, akikkel aktív levelezésbe is kezdett. Életre szóló barátságot kötött Karinthy Frigyessel, aki ekkor matematikával és fizikával foglalkozott és megismerkedett Füst Milánnal is.
Hatással voltak rá – többek között – a kortárs Zalai Béla (1882–1915), az egyik legeredetibb magyar gondolkodó filozófiai munkái.
1904-ben beiratkozott a bécsi egyetemre, ahol Hegel filozófiájáról, Grillparzerről, Schillerről hallgatott szemináriumokat. 1905-ben hazatért, de nem ment vissza az egyetemre, hanem újságíró lett. Első cikkei többek közt a Szeged és Vidékében és a Bácskai Hírlapban jelentek meg. 1906-ban a Budapesti Napló kérte fel munkatársnak Ady Endre helyére, aki akkor épp Párizsból küldte tudósításait. 1907-től A Hét is rendszeresen hozta verseit, műfordításait, kritikáit.
Huszonegy éves is elmúlt, amikor sorozáson kellett részt vennie; a 185 centiméter magas, tökéletes termetű, izmos fiatalembert alkalmasnak találták. Kosztolányi keresztapjától, Hofbauer István altábornagytól kért segítséget, aki azonban helyeselte a katonai szolgálatot, mondván, legalább rendre szoktatják. A szegedi honvédgyalogsághoz került. Míg az újoncok a kaszárnyaudvaron katonai felszerelésben sorakoztak, addig ő világosszürke angol ruhában, hosszú sárga nyakkendőben állt közéjük, jelezvén ezzel, hogy nem teljes mértékben tartozik oda. Végül egy vasárnapon az ezredeshez beadta névjegyét, aki elbeszélgetett vele verseiről, a színházi életről, majd elbocsátotta. Ezután felülvizsgálatra hívták be, s alkalmatlannak nyilvánították.
1907-ben jelent meg első verseskötete, a Négy fal között – elismerő volt a fogadtatása, egyedül Ady bírálta. Recenziójának lényege, hogy Kosztolányi irodalmi író, nem életdokumentumokat írt, hanem irodalmi témákat versel meg. Szász Károlyéhoz hasonlította költészetét. Kosztolányi a későbbiekben kilenc cikket írt Adyról. Az utolsó a legnagyobb horderejű. 1929-ben A Toll körkérdést intézett az írókhoz: mit jelent számukra Ady öröksége. Kosztolányi válasza: Írástudatlanok árulása – különvélemény. Trianon után fölfokozódott az Ady-kultusz, és Adyt hivatalosan is beemelték a magyar irodalomtörténetbe. Erre született meg válaszként az írás, amely átmenet az esszé és a pamflet között. Kosztolányi szerint Ady költészete időszerűtlen, az általa képviselt magatartás visszautalja őt a 19. századba (lásd messianizmus, költészetének politikai jellege). Elutasította szerelmi költészetét is, ami szerinte nem újszerű, hanem mélyen konvencionális. Bírálóan szólt Ady „nyelvteremtő zsenijéről”, ami szerinte egyszerűen a magyar nyelv ismeretének hiányából fakadt. Úgy vélte, hogy az Ady-kultusz, illetve költészetének kizárólagossá tétele gátat emel a magyar líra fejlődése elé.
1910 telén ismerkedett meg Harmos Ilona zsidó származású színésznővel a Vígszínház egyik bemutatóján, 1913. május 8-án Budapesten házasságot kötöttek. Esküvői tanúja Purjesz Lajos, a Világ főszerkesztője és Miklós Jenő író, a Világ szerkesztője volt. Harmos Ilona 1915-ben áttért a római katolikus vallásra, ugyanebben az évben született fiuk, Kosztolányi Ádám, szintén próbálkozott az írással, s néhány szövege megjelent lapokban is.
1915 februárjában a költőt ismét sorozásra hívták, ahol azonban szívbillentyű-elégtelenséggel alkalmatlannak minősítették.
Kaffka Margit temetésén gyászbeszédet mondott.
Egy napon meglátogatta Kun Bélát, annak Visegrádi utcai lakásán, akivel egykor egy szobában dolgoztak a Budapesti Naplónál. Kun felvázolta neki propagandaízű szavakkal az akkori politikai helyzet komolyságát, valamint az elkövetkezendő kíméletlen harcot is ecsetelte. Amikor Kosztolányi megkérdezte tőle, hogy mi lesz vele és az írókkal, Kun azt felelte: „Reád semmi szükség a proletárállamban. Versek nem kellenek. Majd tanulsz valami mesterséget. Ha okoskodsz, ki fogunk végezni.”
„Egy új világ kezdődik minden nyelv küszöbén, a szépség új birodalma új értelmi és érzelmi törvényekkel. Mi tehát a tíz legszebb magyar szó? Ezt felelném, abban a tudatban, hogy válaszom merőben önkényes, és éppúgy jellemez engemet, mint nyelvünket: Láng, gyöngy, anya, ősz, szűz, kard, csók, vér, szív, sír.”
– Kosztolányi Dezső: A tíz legszebb szó
Íróként a politikamentességre törekedett, igyekezett távol tartani magát mind a jobb-, mind a baloldaltól, ennek ellenére egy-egy megnyilvánulásáért mindkét oldalról támadások érték. Több más írótársával együtt idegenkedve fogadta a Tanácsköztársaságot, a proletárdiktatúra intézkedései miatt ő is elveszítette egzisztenciáját, és eleve nem értett egyet a bolsevizmus ideológiájával sem. A kommün bukása után, 1919–21 között az Új Nemzedék című szélsőjobboldali lapnál helyezkedett el; egyik szerkesztője és szerzője volt a lap Pardon rovatának, amelynek cikkei élesen támadták a Tanácsköztársaságot és annak vezetőit, gyakran antiszemita és fajvédő megnyilvánulásokkal fűszerezve reagáltak a napi jelenségekre, valamint tiltakoztak a trianoni békediktátum ellen, ezáltal irredenta álláspontot is képviseltek. A lap Horthy Miklós egyik befolyásos emberének, Bangha Béla páternek az érdekszférájába tartozott, s ő tartotta fontosnak egy olyan írói nagyság foglalkoztatását, mint Kosztolányi. A Pardon-cikkek mindegyike névtelenül jelent meg, emiatt nehéz kideríteni, melyik származott Kosztolányitól, mivel többen is írták őket, köztük Kádár Lehel és Lendvai István. Bár Kosztolányi a nemzeti szocializmusnak csak a kezdetét érte meg, egyértelműen elítélte annak ideológiáját.
Rákosi Jenőt 1930-ban Kosztolányi követte a Magyar PEN Club elnöki tisztségében, melyről később – politikai nyomásra – kénytelen volt lemondani. 1933-ban mutatkoztak betegsége, a rák első jelei. 1934-től sorozatos műtéteken esett át, még Stockholmba is elment rádiumkezelésre. 1935-ben, a visegrádi újságíró üdülőben szerelemre lobbant egy fiatal férjes asszony, Radákovich Mária iránt. Szerelmük több vers megírására is sarkallta, mint például a Röpima, a Szeptemberi áhítat. El akart válni, de betegségének súlyosbodása közbeszólt.
1936. november 3-án halt meg gócos tüdőgyulladásban, Budapesten, a Szent János Kórházban. Decemberben a Nyugat különszámmal adózott emlékének, amelyben Babits rehabilitálta fiatalkori barátját, művésztársát. Szenvedéseiről részletesen Ascher Oszkár tudósított nemcsak a Nyugatban, hanem Az Est hasábjain is.
Felesége, Harmos Ilona 31 évvel élte túl; 1967-ben hunyt el.