سهراب سپهری در ۱۵ مهر ۱۳۰۷، در کاشان چشم به جهان گشود، میرزا نصرالله‌خان سپهری، پدربزرگش، اولین رئیس تلگرافخانه کاشان بود. پدرش اسدالله و مادرش ماه‌جبین هر دو اهل هنر بودند و طبع شعر داشتند.
دوره ابتدایی را در دبستان خیام کاشان و متوسطه را در دبیرستان پهلوی گذراند و در خرداد ۱۳۲۲، پس از پایان دوره دو‌ساله دانشسرای مقدماتی پسران، به استخدام اداره فرهنگ کاشان درآمد.سهراب در شهریور ۱۳۲۷، در امتحانات ششم ادبی شرکت کرد و دیپلم دوره دبیرستان را دریافت کرد. پس از آن، به تهران آمد و در دانشکده هنرهای زیبای به تحصیل پرداخت و هم‌زمان به استخدام شرکت نفت درآمد. اما پس از گذشت ۸ ماه، استعفا کرد.
سپهری در سال ۱۳۳۰ نخستین مجموعه شعر نیمایی‌اش به نام «مرگ رنگ» را منتشر کرد. او در دوره دوم انجمن هنری «خروس جنگی» با هنرمندان پیشرو زمانه خود مانند هوشنگ ایرانی، نیما یوشیج، غلامحسین غریب و بسیاری دیگر همکاری کرد.
در سال ۱۳۳۲، سپهری از دانشکده هنرهای زیبا فارغ‌التحصیل شد و نشان درجه اول علمی را دریافت کرد. در همین سال، در چند نمایشگاه نقاشی در تهران مشارکت داشت و دومین مجموعه شعرش با عنوان «زندگی خواب‌ها» را منتشر کرد.
سهراب به مطالعه فرهنگ شرقی تعلق خاطر بسیار داشت و به هند، پاکستان، افغانستان، ژاپن و چین سفر کرد. مدتی در ژاپن زندگی کرد و هنر «حکاکی روی چوب» را در آن‌جا فراگرفت. همچنین به شعر کهن سایر زبان‌ها نیز علاقه داشت؛ از این رو، بعضی از شعرهای کهن چینی و ژاپنی را ترجمه کرد.