恽代英于1895年8月12日出生于湖北武昌一个官僚家庭。父亲恽爵三为清朝知府下属八品官，母亲陈葆云出身于士宦之家，是恽代英的启蒙老师。恽代英兄妹5人，他排行第二。恽代英从小酷爱学习，每看到一本好书，便废寝忘食地阅读，非读完方罢休。1913年，他考入武汉中华大学预科，1915年进中华大学文科攻读中国哲学。他十分重视“砥砺行为，敦进学业”。他博览群书，除了阅读大量社会科学方面的中外书籍，还涉猎自然科学。他的学习成绩优异，深得老师的器重和同学的敬慕。他擅诗善文，还具有演说的天才。
当时，我国正处于新文化运动时期。恽代英追求真理，在《新青年》、《东方杂志》等刊物上发表了许多文章，成为新文化运动中冲锋陷阵的猛士。
20世纪初叶，在中国大地上，一批进步团体如雨后春笋般破土而出。1917年10月，恽代英和梁绍文、洗震、黄负生等创办了互助社。互助社的宗旨是“群策群力，自助助人”。互助社是武汉地区诞生的第一个进步团体，也是全国最早的进步社团之一。
1918年夏，恽代英大学毕业，担任中华大学附中教务主任。1919年5月4日，北京爆发了五四运动。消息传到武汉，恽代英和互助社的成员热烈响应。他书写《四年五月七日之事》、《呜呼青岛》的传单散发，并组织学生上街游行和集会，掀起了武汉三镇学生罢课、工人罢工、商人罢市的浪潮。武汉人民的革命斗争，迫使湖北督军王占元向北洋军阀政府和参加巴黎和会的中国代表去电，要求拒绝签字。
五四运动后，马克思主义在中国广泛传播。1920年2月1日，恽代英和林育南等创办了“利群书社”。书社经销《共产党宣言》、《共产主义ABC》和《新青年》、《共产党》等刊物。书社每天吸引着许多追求进步的青年和群众，是武汉地区宣传马克思主义新思想的重要阵地。
恽代英在1919年10月加入了少年中国学会。1920年春，他受少年中国学会的委托来到北京，负责编辑《少年中国学会丛书》。6月，恽代英回到武昌。同年秋到安徽宣城，任省立第四师范教务主任，随读的有李求实、吴华梓、刘茂祥等。他到校后，对学校旧的教育制度进行改革，指导学生阅读《共产党宣言》、《新青年》等进步书刊，举行“五四”、“五七”纪念会。由于恽代英的革命活动，宣城地方反动势力恐惧万分，诬指恽代英“组织党羽，煽动学生，图谋不轨，大逆不道”，安徽省军阀下令通缉恽代英。恽代英被迫于1921年5月离开了宣城，只身经芜湖、安庆，来到南京。
1920年7月1日至4日，少年中国学会在南京高等师范学校梅庵举行年会。年会在讨论学会宗旨和主义问题上展开了激烈的争论。邓中夏坚决主张学会应确定社会主义方向，左舜生等则坚决反对，主张学会应成为从事“社会活动”的改良主义团体。恽代英在年会上，起初采取调和态度，以免学会造成分裂。年会的后期，当他完全意识到学会不可避免要分裂时，就在大会上作了《学会前途危险，应讨论如何分裂》的发言，明确表示了自己的态度。这场斗争教育了恽代英，使他寄托在少年中国学会上改造中国的希望破灭了，加速了他向马克思主义转化的步伐。
会后，恽代英返回武昌。7月中旬，恽代英、林育南、李求实等在湖北黄岗成立了共存社。共存社的宗旨是：“以积极切实的预备，企求阶级斗争，劳农政治的实现，以达到圆满的人类共存的目的。”这表明它是一个具有共产主义小组性质的革命团体。它的成立，标志着恽代英、林育南等先进青年已经走上了马克思主义的道路。
7月23日，中国共产党在上海宣告成立。恽代英闻讯后，便加入了中国共产党。
同年10月，恽代英到四川泸州川南师范任教，先后担任教务主任、校长等职。次年5月，他在该校成立马克思主义研究会，组织进步学生学习《共产党宣言》等著作。在此基础上，他又成立了社会主义青年团的组织，为在四川发展革命力量奠定了基础。
1923年1月，恽代英因遭受军阀张英的迫害，愤然离开了泸州，到成都高等师范学校执教。同年夏，他应上海大学校务长邓中夏的聘请到上海大学任教。他和邓中夏、肖楚女等人一起为革命发展培养出许多优秀干部。
8月，中国社会主义青年团第二次全国代表大会于南京举行，恽代英出席了会议，并被选为团中央候补委员，不久增补为中央委员，负责宣传工作。团“二大”结束后，恽代英到上海和邓中夏筹办《中国青年》。
10月20日，团中央机关刊物《中国青年》正式创刊。恽代英是《中国青年》的编辑。他除精心编辑外，还为《中国青年》撰写了200多篇文章和通讯，受到广大青年的衷心爱戴和崇敬，称赞他是良师益友。恽代英撰写的这些文章，为新民主主义理论的形成作出了重要贡献。
国民党“一大”后，恽代英受党的指派，和毛泽东、邓中夏、向警予等共产党人参加国民党上海执行部的工作。恽代英任宣传部秘书。
1925年3月12日，孙中山先生在北京逝世。为了深切悼念这位中国革命的先行者，国共两党联合发动社会各界举行追悼会，掀起了广泛的反对帝国主义、封建主义的宣传。恽代英参加了上海执行部举行的各种追悼活动，他还奉上海执行部之命，来南京举行悼念和宣传活动。4月21、22日两天，南京各界人民隆重举行悼念孙中山先生的大会和活动，计有10万人参加。恽代英、何香凝、邵元冲、杨杏佛等发表演说，对孙中山主张的三民主义，联俄、联共、扶助农工的三大政策和国民革命进行了宣传。
恽代英还领导了上海学联和全国学总党团，负责青年学生工作。为了把“五四”反帝爱国运动推向全国各地，运动一发生，他以上海执行部的名义发电全国，要求各地迅速行动起来，声援上海爱国运动。在运动高潮中，他来到南京进行宣传鼓动，向南京人民介绍了“五四”惨案的情况，揭露帝国主义的罪行。
7月15日至19日，少年中国学会在南京召开第六届年会，这也是少年中国学会的最后一次会议。在会上，他又一次与国家主义派进行了斗争。7月19日，恽代英在南京东南大学发表题为《五四运动》的演说。
党为了加强对黄埔军校的领导，1926年5月，调恽代英到黄埔军校担任政治总教官。这时蒋介石正加紧阴谋篡夺革命统一战线的领导权，恽代英领导军校内的党团员，团结国民党左派，与蒋介石进行斗争。
7月，广州国民政府在中国共产党的推动和组织下，开始了轰轰烈烈的北伐战争。恽代英奉命留守广州。
10月15日至28日，国民党在广州召开了中央执行委员及各省区代表联席会议。恽代英和宋庆龄、毛泽东等出席了会议。会议决定中央军校政治科迁到武昌，恽代英也奉命到武汉中央军校政治科担任领导工作。
1927年，蒋介石在帝国主义的支持下，发动“四·一二”反革命政变，武汉三镇顿时掀起了反蒋斗争高潮，恽代英领导军校师生参加了反蒋斗争。22日，《汉口民国日报》发表宋庆龄、邓演达、恽代英、毛泽东等联名讨蒋通电；次日军校学生和群众30余万人，在阅马场举行声势浩大的讨蒋大会，大会通过《讨蒋通电》。军校政治部的《革命生活》日刊还出版了《讨蒋特刊》，发表了《讨蒋通电》。
在一片讨蒋声中，这一年的4月27日至5月9日，中国共产党第五次全国代表大会在武汉召开。恽代英出席了大会，当选为中央委员。会上，恽代英和瞿秋白、毛泽东等对陈独秀的右倾投降主义进行批评，迫使陈独秀作了检查。
5月17日，国民革命军独立十四师师长夏斗寅叛变，恽代英率领军校学生随叶挺部队赴前线讨伐夏斗寅，取得了讨夏的胜利。继夏斗寅叛变后，5月21日，许克祥在长沙制造了“马日事变”；7月15日，汪精卫公开叛变，武汉三镇沉浸在一片恐怖之中。
这一时期，党中央根据共产国际的指示，成立了周恩来等9人组成的中央临时常委会，代行中央政治局的职权。临时中央派李立三、恽代英、邓中夏等一部分中央负责同志和大批共产党员、共青团员前往江西九江、南昌，到叶挺、贺龙部组织革命力量，南征广东，重建革命根据地。
恽代英等到达九江后，形势突变，国民革命军第二方面军总指挥张发奎在汪精卫的拉拢下，决意“清共”。在这紧要关头，恽代英和邓中夏、李立三等商议，并征得瞿秋白的同意，向临时中央建议，在南昌举行暴动。
临时中央常委会同意在南昌举行暴动，并派周恩来赴南昌，组成以周恩来为书记，恽代英、李立三、彭湃、谭平山为委员的前敌委员会。
8月1日凌晨，南昌起义取得了胜利，建立了革命政权——革命委员会，恽代英为革命委员会成员。
南昌起义后，恽代英历尽千辛万苦，于9月下旬到达香港。10月15日，张太雷在香港主持召开南方局与广东省委联席会议，改选了广东省委，张太雷仍然担任书记，恽代英被选为省委常委。11月26日，广东省委正式作出在广州发动工农兵武装起义的决定。
12月11日凌晨3时30分，张太雷、恽代英、叶剑英等领导的广州起义取得了胜利。当天，中国第一个苏维埃政权——广州苏维埃政府诞生，恽代英担任苏维埃政府秘书长。
广州起义在反动派和帝国主义联合进攻下失败了。但恽代英没有灰心丧气，他对周围的同志说：“世界上没有一帆风顺的革命，挫折是不可避免的，要经得起挫折。只有不怕失败的人才是能取得胜利的人。”“俗话说，‘秀才造反，3年不成’，假如我们造30年反，决不会一事无成的。”“我们的理想社会主义、共产主义实现了，那时世界多么美妙，也许那时年轻人不易领会我们走过难以令人设想的崎岖道路，我们吃尽了苦中苦，而我们的后一代则可以享到福中福。为了最崇高的理想——共产主义，我们是舍得付出一切代价的。”
广州起义失败后，恽代英退到香港。
1928年6月，恽代英从香港赴广西贵县，作为党中央的代表出席了中共广西省第一次代表大会。同年秋，恽代英奉命从香港调到上海党中央组织部任秘书，协助部长周恩来工作。
1929年初，恽代英任党中央宣传部秘书长，负责编辑党刊《红旗》。1930年中共福建省委在厦门召开第二次代表会议，恽代英代表党中央出席了会议。会后，他视察了闽西苏区。这时，党中央的领导人李立三推行“左”倾路线，主张全国暴动。恽代英对李立三的“左”倾盲动错误进行了批评和抵制，遭到李立三的打击，先后调恽代英任沪中区、沪东区行动委员会书记。他住在贫民窟，身着工人装，在工人群众中进行工作。
5月6日下午，恽代英在杨树浦韬朋路附近的老怡和纱厂门前等人联系工作时不幸被捕。为了掩护自己的身份，他化名叫王作霖。敌人将他押至巡捕房，巡捕三番五次的毒打，他坚不吐实。次日，恽代英被上海公安局引渡，并以共产党嫌疑犯关押在龙华国民党警备司令部看守所内。他仍然坚持假口供，敌人无可奈何，6月初只好将他转押到漕河泾监狱，不久，以“工人擅自开会有罪”判了他5年徒刑。监狱中生活极其恶劣，连霉米饭都吃不饱，里面还夹杂着石子、砂子、稗子；开水也不够喝，见不到阳光，呼吸不到新鲜空气。为了改善狱中生活，反抗虐待，恽代英组织难友们开展斗争。“八一”南昌起义纪念日时，恽代英用亲身经历向难友们讲述了起义的经过和经验教训。
8月27日，恽代英被押解到苏州监狱。次年2月，又转押到南京江东门外中央军人监狱关押。监狱非人的生活和疾病的折磨，使他身体十分虚弱，但他始终保持旺盛的斗争精神。他经常对难友进行革命气节教育，他说：“对一个革命者来讲，战场固然是考验，而监狱也是一个特殊的战场。一个真正的革命者，在这个特殊战场上，在生死面前，要经受得起严峻的考验。”他用通俗易懂的语言编写了一本解释党的“十大纲领”的工人读本。他还写下了这样一首气吞山河的狱中诗：
浪迹江湖数旧游，
故人生死各千秋，
已摈扰患寻常事，
留得豪情作楚囚。
恽代英被捕后，党组织设法营救，就在他即将被提前释放时，被叛徒顾顺章出卖。蒋介石急令军法司司长王震南到狱中核对。4月28日，王震南拿着恽代英在黄埔军校的照片来到监狱。恽代英知道自己的身份已经暴露，轻蔑而自豪地说：“我就是恽代英！”王震南劝降失败，下令将代英加上镣铐，关进单人牢房。
蒋介石闻讯后，亲手下令：立即就地处决！
4月29日中午12时，敌人将恽代英从牢房押往狱中刑场。恽代英神色坦然，昂首挺胸，沿途高唱《国际歌》。临刑前，面对执行的刽子手，恽代英发表了慷慨激昂的演说：“蒋介石走袁世凯的老路，屠杀爱国青年，献媚帝国主义，较袁世凯有过之而无不及，必将自食其果！”
“快开枪！”执法官嚎叫着。
恽代英高呼口号：“打倒蒋介石！”“中国共产党万岁！”
刽子手的枪声响了，恽代英身中数弹，倒在血泊中壮烈牺牲。时年36岁。
1950年周恩来为纪念恽代英殉难19周年题词，对他的一生作了高度的概括：“中国青年热爱的领袖——恽代英同志牺牲已经19年了，他的无产阶级意识、工作热情、坚强意志、朴素作风、牺牲精神、群众化的品质、感人的说服力，应永远成为中国青年的楷模。”
