Nhà thơ Nguyễn Xuân Sanh sinh ngày 16-11-1920 tại Đà Lạt. Cha ông là một nhà nho ở Quảng Bình, di cư vào Đà Lạt và nhà thơ đã ra đời ở đó.
Nguyễn Xuân Sanh học trung học và đại học ở Hà Nội. Ông đã sớm làm thơ. Năm 16 tuổi, ông đã có truyện thơ Lạc loài đăng nhiều kỳ trên báo.
Năm 1939, ông và các văn nghệ sĩ cùng chí hướng sáng tạo, gồm các nhà văn, nhà thơ: Phạm Văn Hạnh, Nguyễn Lương Ngọc, họa sĩ Nguyễn Đỗ Cung và nhạc sĩ Nguyễn Xuân Khoát thành lập nhóm “Xuân Thu nhã tập”.
Đến tháng 6-1942, nhóm đã xuất bản được tập sách cùng tên là Xuân Thu nhã tập (do Xuân Thu thư lâu xuất bản), gồm một số bài thơ, văn xuôi triết lý và tuyên ngôn nghệ thuật của nhóm.
Trước Cách mạng Tháng Tám (1945), nhà thơ Nguyễn Xuân Sanh tham gia phong trào sinh viên yêu nước. Trong kháng chiến chống Pháp, ông tham gia Đoàn văn nghệ liên khu IV, phụ trách Tạp chí Sáng tạo. Từ năm 1950, ông ra Việt Bắc tham gia Ban Chấp hành Hội Văn nghệ Việt Nam và Tiểu ban Văn nghệ của Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam.
Từ khi thành lập Hội Nhà văn Việt Nam (1957), ông lần lượt được cử làm Ủy viên Ban chấp hành hội các khóa I, II và III. Từ năm 1966 đến 1975, ông làm Hiệu trưởng Trường Bồi dưỡng những người viết văn trẻ và Chủ tịch Hội đồng Văn học dịch...
Suốt cuộc đời cầm bút, nhà thơ Nguyễn Xuân Sanh đã để lại một gia tài văn chương đáng nể. Xuân Thu nhã tập là cuốn sách xuất bản đầu tiên của của nhóm năm 1942.
Ngoài tác phẩm văn xuôi Anh hùng Trần Đại Nghĩa (1953), Nguyễn Xuân Sanh là tác giả của nhiều tập thơ: Chiếc bong bóng hồng (1957), Tiếng hát quê ta (1958), Nghe bước xuân về (1961), Quê biển (1966), Đảo dưa đỏ (1974), Đất nước và Lời ca (1978), Tuyển tập Nguyễn Xuân Sanh (1991), Một vườn thơ năm châu (1997), thơ văn xuôi Đất thơm (viết 1940-1945, in 1995).
Ông là dịch giả thơ cho nhiều nhà thơ các nước (Ba Lan, Nga, Luxembourg, Pháp, Canada, Israel, Sénégal, Rumani, Bungary…). Có thể kể đến những tập thơ dịch: “Thơ Victo Huygo” (1986), Tuyển tập thơ Pháp (3 tập, 1989-1994)…
Nhà thơ Nguyễn Xuân Sanh vinh dự nhận Giải thưởng Nhà nước về Văn học nghệ thuật (năm 2001); Giải thưởng ngoại hạng Hội Nhà văn Việt Nam (1951-1952). Năm 1982, ông được Nhà nước Ba Lan tặng Huân chương công trạng.
Lễ viếng nhà thơ Nguyễn Xuân Sanh được tổ chức sáng ngày 27-11 tại Nhà tang lễ số 5 Trần Thánh Tông, Hà Nội. Lễ an táng diễn ra cùng ngày tại Công viên Vĩnh hằng (Ba Vì, Hà Nội).