به گزارش تجسمی آنلاین، پدربزرگ سهراب میرزا نصرالله خان سپهری نخستین رئیس تلگراف‌خانه کاشان بود. پدرش اسدالله و مادرش ماه جبین نام داشتند که هر دو اهل هنر و شعر بودند.
دوره ابتدایی را در دبستان خیام کاشان (۱۳۱۹)، و متوسّطه را در دبیرستان پهلوی کاشان گذراند و پس از فارغ‌التحصیلی در خرداد ۱۳۲۲ در دوره دوساله دانش‌سرای مقدماتی پسران، به استخدام اداره فرهنگ کاشان درآمد. در شهریور ۱۳۲۷ در امتحانات ششم ادبی شرکت کرد و دیپلم دوره دبیرستان خود را دریافت کرد. سپس به تهران آمد و در دانشکده هنرهای زیبای دانشگاه تهران به تحصیل پرداخت و هم‌زمان به استخدام شرکت نفت در تهران درآمد که پس از ۸ ماه استعفا داد.
سپهری در سال ۱۳۳۰ نخستین مجموعه شعر نیمایی خود را به نام مرگ رنگ منتشر کرد. در سال ۱۳۳۲ از دانشکده هنرهای زیبا فارغ‌التحصیل شد و نشان درجه اول علمی را دریافت کرد. در همین سال در چند نمایشگاه نقاشی در تهران شرکت نمود و نیز دومین مجموعه شعر خود را با عنوان زندگی خواب‌ها منتشر کرد. در آذر ۱۳۳۳ در اداره کل هنرهای زیبا (فرهنگ و هنر) در قسمت موزه‌ها شروع به کار کرد و در هنرستان‌های هنرهای زیبا نیز به تدریس می‌پرداخت.
سهراب به فرهنگ مشرق‌زمین علاقه خاصی داشت و سفرهایی به هندوستان، پاکستان، افغانستان، ژاپن و چین داشت. 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 ترجمه‌هایی از شعرهای کهن چینی و ژاپنی انجام داد.
در مرداد ۱۳۳۶ از راه زمینی به کشورهای اروپایی سفر کرد و به پاریس و لندن رفت. ضمناً در مدرسه هنرهای زیبای پاریس در رشته لیتوگرافی نام‌نویسی کرد. در دورانی که به اتفاق حسین زنده‌رودی در پاریس بود بورس تحصیلی‌اش قطع شد و برای تأمین خرج‌های زندگی و ماندن بیشتر در فرانسه و ادامه نقاشی، مجبور به کار شد و برای پاک کردن شیشه آپارتمان‌ها، گاهی از ساختمان‌های بیست طبقه آویزان می‌شد.
وی همچنین کارهای هنری خود را در نمایشگاه‌ها به معرض نمایش می‌گذاشت. حضور در نمایشگاه‌های نقاشی همچنان تا پایان عمر وی ادامه داشت. سهراب سپهری مدتی در اداره کل اطلاعات وزارت کشاورزی با سمت سرپرست سازمان سمعی و بصری در سال ۱۳۳۷ مشغول به کار شد. از مهر ۱۳۴۰ نیز شروع به تدریس در هنرکده هنرهای تزیینی تهران کرد. پدر وی که به بیماری فلج مبتلا بود، در سال ۱۳۴۱ فوت کرد. در اسفند همین سال بود که از تمامی مشاغل دولتی به کلی کناره‌گیری کرد. پس از این سهراب با حضور فعال‌تر در زمینه شعر و نقاشی آثار بیشتری آفرید و راه خویش را پیدا کرد. وی با سفر به کشورهای مختلف ضمن آشنایی با فرهنگ و هنرشان نمایشگاه‌های بیشتری را برگزار کرد.
در سالیان آغازین دهه ۱۳۴۰ سپهری همراهِ داریوش آشوری به ترجمه پاره‌هایی از مقالات و نمایشنامه‌های ژاپنی از روی نسخه فرانسوی کمک کردند که در سال ۱۳۴۳ در کتابِ نمایش در ژاپن بهرام بیضایی چاپ شد.
سهراب هنرمندی جستجوگر، تنها، کمال طلب، فروتن و خجول بود که دیدگاه انسان مدارانه‌اش بسیار گسترده و فراگیر بود. از این رو آثار وی همیشه با نقد و بررسی‌هایی همراه بوده‌اند. برخی از کتاب‌های او چنین می‌باشند: «تا انتها حضور»، «سهراب مرغ مهاجر» و «هنوز در سفرم»، «بیدل، سپهری و سبک هندی»، «تفسیر حجم سبز»، «حافظ پدر، سهراب سپهری پسر، حافظان کنگره»، «نیلوفر خاموش: نظری به شعر سهراب سپهری» و «نگاهی به سهراب سپهری».
پدر سهراب، اسدالله سپهری، کارمند اداره پست و تلگراف کاشان، اهل ذوق و هنربود. وقتی سهراب خردسال بود، پدر به بیماری فلج مبتلا شد و در سال ۱۳۴۱ درگذشت. مادر سهراب، ماه جبین، که اهل شعر و ادب هم بود، در خرداد سال ۱۳۷۳ درگذشت. منوچهر سپهری، برادر ارشد سهراب و تنها برادر وی که هم‌بازی دوران کودکی سهراب بود نیز در سال ۱۳۶۹ درگذشت. او سه خواهر به نام‌های همایون‌دخت، پری‌دخت و پروانه سپهری دارد.
وی در نقاشی از دستاوردهای زیبایی شناختی شرق و غرب بهره‌مند گشته بود که این تأثیرها در آثارش جلوه گر بودند. در آثار نقاشی اش رویکرد نوین و متفاوتی داشت به‌طوری‌که فرم‌های هندسی نخودی و خاکستری رنگش با تمامی نقاشان فیگوراتیو همزمانش متفاوت بود. او در نقاشی به شیوه‌ای موجز، نیمه انتزاعی دست یافت که برای بیان مکاشفه‌های شاعرانه اش در طبیعت کویری کارگشا بود. سپهری بیشتر نمایشگاه‌های داخلی آثار نقاشی اش را در «گالری سیحون» برگزار می‌کرد و عادت نداشت که برای روز معرفی در نمایشگاه شرکت کند.
نقاشی سپهری هرچه پیش رفته کمتر به وسیله کنترل مستقیم قلم مو پدید آمده و در سری آثار متاخرش بیشتر رفتاری فی البداهه توسط ابزارهای غیر سنتی نقاشی ست. سپهری رکورددار قیمت نقاشی مدرن ایرانی است. در سال ۱۳۹۳ دو تابلو وی (تابلو تنه درختان و دیگری یک تابلوی انتزاعی) به قیمتِ یک میلیارد و هشتصد میلیون به فروش رسید. در سال ۱۳۹۵ نیز، دو تابلو دیگر از مجموعه تنه‌های درخت وی در حراج تهران به بالاترین قیمت پیشنهادی (اثر اول ۳ میلیارد و اثر دوم ۱ میلیارد و ۵۵۰ میلیون تومان) به فروش رسید. رکورد فروش نقاشی در ایران نیز به یکی از چشم‌اندازهای این نقاش تعلق دارد که در سال ۹۷ به قیمت پنج میلیارد و صد میلیون تومان در حراج تهران به فروش رسید.
سهراب سپهری در سال ۱۳۵۸ به بیماری سرطان خون مبتلا شد و به همین سبب در همان سال برای درمان به انگلستان رفت، اما بیماری بسیار پیشرفت کرده بود و وی ناکام از درمان به تهران بازگشت. او سرانجام در غروب دوشنبه ۱ اردیبهشت سال ۱۳۵۹ در بیمارستان پارس تهران به علت ابتلا به بیماری سرطان خون درگذشت. صحن امامزاده سلطان‌علی بن محمد باقر روستای مشهد اردهال واقع در اطراف کاشان میزبان ابدی سهراب گردید.
در ابتدا یک کاشی فیروزه‌ای در محل دفن سهراب سپهری نصب‌شد، و سپس با حضور خانواده وی سنگ سفید رنگی جایگزین آن گردید که بر روی آن قسمتی از شعر «واحه‌ای در لحظه» از کتاب حجم سبز با خطاطی رضا مافی حکاکی شده‌بود.