恽代英从小入家塾学习，1905年考入武昌龙正初等小学堂。两年后考入武昌北路高等小学堂学习，该校为张之洞在湖北创办的一所新式学堂。读书期间，由于聪颖好学，且文采出众，恽代英常“为师长赞美”，有“奇男儿”之称。1908年末，恽代英以甲等第一名的成绩毕业。

14岁时，恽代英便自学了《饮冰室文集》《纲鉴易知录》等书，他深为梁启超和谭嗣同的爱国精神所感动，并常以谭嗣同的绝命诗“我自横天向天笑”自勉。

1918年，恽代英以优异的成绩毕业于中华大学，并留校任附中部主任。1919年5月4日，五四运动爆发，恽代英和互助社的成员热烈响应。他书写了《四年五月七日之事》《呜呼青岛》等传单，并积极散发，还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，成为武汉地区五四运动的主要领导人之一。

1919年10月，恽代英加入了少年中国学会，此后，他受学会委托，负责编辑“少年中国学会丛书”。随着五四运动后马克思主义在中国的广泛传播，恽代英热烈追求新思想，并于1920年2月和林育南等人在武汉创办了利群书社，书社主营《新青年》《每周评论》《新潮》等进步期刊和马克思主义著作，以此传播新文化。在他们的努力下，利群书社成为武汉地区宣传新思想的重要阵地。

在中华大学学习和工作时期，恽代英不仅组织社团、创办书社，还在《东方杂志》《光华学报》《青年进步》《妇女杂志》《新青年》《端风》《少年中国》等知名刊物发表了大量文章，宣传新思想，推动了武汉地区的新文化运动，他本人也逐渐成为五四时期中国思想界的一颗新星。

在当时各种新思潮、新主义流行的情况下，恽代英经过认真研究和比较，最终抛弃了一度影响甚广的无政府主义等思潮，选择了马克思主义。

恽代英于当年底加入中国共产党。加入中共后，恽代英继续从事青年工作。

1923年，他被选为中国社会主义青年团第二届候补中央执行委员，不久增补为团中央执行委员。

1925年，恽代英被选为中国社会主义青年团第三届中央执行委员，还和萧楚女、邓中夏等创办团中央机关刊物《中国青年》，并担任主编。在恽代英的主持下，《中国青年》因内容丰富、形式活泼，很快成为青年们最喜爱的进步刊物，最高时发行量达3万多份。作为当时中共的主要理论阵地之一，《中国青年》也很快成为早期青年运动的一面旗帜。

除了主编《中国青年》外，恽代英还陆续在该刊发表了200多篇论文与书信。他的文字热情奔放、鞭辟入里，深受青年读者青睐，并被广为传颂，在大革命时期影响并引导了一代年轻人走上革命道路，为革命事业抛洒热血，死而后已。

大革命时期，恽代英担任国民党上海执行部宣传部秘书，这期间，他致力于改组国民党的工作，积极帮助国民党发展组织，同时与打着全民革命旗号的国家主义派和国民党右派展开了公开的论争。

1925年，恽代英还参与领导了五卅运动。期间，恽代英废寝忘食，积极撰写文章，并发动革命青年一起支援上海民众的反帝爱国运动。

1926年1月，恽代英出席国民党二大，并当选为中央执行委员。之后，他奉命到黄埔军校担任政治主任教官兼中共党团书记。为加强中共对军校的领导，恽代英支持周逸群等在军校组建青年军人联合会，同蒋介石扶持的孙文主义学会做斗争，蒋介石视恽代英为眼中钉，诬称他为“黄埔四凶”之一，但恽代英无惧。

之后，恽代英还参与领导了南昌起义和广州起义，并始终站在斗争的最前沿。

1927年1月，恽代英奉命到武汉中央军事政治学校工作，担任校常务委员会委员兼政治总教官。

1927年2月12日，武汉中央军事政治学校暨国民革命军总司令部学兵团在武昌两湖书院大操场举行了隆重的开学典礼。宋庆龄、孙科、吴玉章、董必武等200余位嘉宾出席了开学典礼。

开学典礼上举行了阅兵式，特别引人瞩目的是由183人组成的女生队。这些女生大都是看了恽代英在《中国青年》上发表的《告投考黄埔军校的青年》后慕名而来的。她们有的曾受过恽代英的教育和影响，如赵一曼；有的是在五卅运动影响下投身革命，看到录取名单秘密前来的，如熊天春；有的是看到招生简章后偷偷离开原来的学校和家庭的，如张瑞华；有的是为了抗拒“父母之命，媒妁之言”而来的……

阅兵式上，这些女生穿着整齐的灰色军服，英姿飒爽地走过阅兵台前。女生队的诞生，是中国革命史上的一个重大创举。

恽代英把大批共产党员、共青团员和许多革命青年招收到学校，使武汉军校成为“革命的大本营”。

恽代英在军校内实行政治训练与军事训练并重的教育方针，培养和造就了一大批优秀的军事和政治人才，为中国共产党后来领导武装斗争创建新型人民军队创造了有利条件。特别是在恽代英的亲自关怀下成立的军校女生队，培养出了以赵一曼为代表的现代中国第一批女兵。

恽代英好友郑南宣回忆说：“凡是代英所主张所提倡的事情，他总是以身作则。他对我谈到墨子，说墨子主张摩顶放踵以利天下。他就是以这种精神宣传马列主义，传播革命种子。”

恽代英的学生回忆说：“自与他日渐接近以后，就联想到墨子。墨子被他的门徒尊为圣人，我深觉恽先生就是我们眼前的墨子。”

恽代英曾担任武汉中央军事政治学校政治总教官。军校生活十分艰苦，有些学生难免滋生不满情绪。恽代英为大家树立了艰苦生活的榜样。一次军校检阅，学生们列队经过主席台时，朝台上望去，在一群身着皮武装带、皮绑腿、皮鞋的长官中间，仅恽代英一人穿着灰布军衣，同大家一样的灰布绑腿。学生们感到，恽教官除了革命，几乎把一切都看作身外之物，有这样的导师做榜样，还有什么困难不能克服呢？其实，一身灰布军衣，袜子上补丁摞补丁是恽代英常有的装束。

恽代英的简朴不只在工作中，平日也就常穿一袭蓝色长衫，戴一副眼镜。他受聘安徽某师范学校时，师生们慕其大名前往码头迎接，不料他却穿着草鞋挑着行李到了校门口，结果被工友视为“脚夫”而被拒之门外。其实恽代英并不缺钱，他任教时月薪上百元，还有稿费收入，这在当时已属高收入。但他每月只花4元左右，其余或是交了党费，或是资助贫困青年，或是办公益事业。

1927年，恽代英参加领导南昌起义，当起义军冒着酷暑南下时，困难重重。为激励士气，恽代英虽患肺病，却将自己的马让给病号，和战士们一起步行行军，晒得像个黑人。士兵们倍感惊奇地说：“大委员倒是能和我们一样吃苦！”恽代英对同志关爱有加，对自己严格要求，无怨无悔为党工作，他的人格魅力赢得了大家由衷的尊敬。

诗人柳亚子在《哭恽代英五首》中有句：“苦行嗟谁及，雄文自此休。”可以说，恽代英是中国革命的“苦行僧”。

同年5月，恽代英在上海杨树浦老怡和纱厂（现上海第五毛纺织厂）门口等候工人代表前来联系工作时，不幸被捕。

1931年初，恽代英在狱中听闻革命挚友林育南等人在上海龙华监狱被杀害时，悲痛万分。他写下一首《狱中诗》，既悼念挚友，也表明自己虽身陷囹圄、但视死如归的决心。

诗中说——

浪迹江湖忆旧游，故人生死各千秋。

已摈忧患寻常事，留得豪情作楚囚。

其实，在被捕前，妻子沈葆英就很担心恽代英的安全。面对妻子的担忧，恽代英说：“我是为了尽量减少群众流血牺牲，才挑起这副担子的。我不能力挽狂澜，只能现身堵口。眼前，是蒋介石用血手制造的人间地狱。要摧毁这座地狱，我不入地狱，谁入地狱？我想，血是不会白流的。革命志士的血，能够增长同志的智慧，擦亮勇士的眼睛。但愿人们能够从血的代价里很快地醒悟过来，我们的事业还是有希望的。我为此而献身，也是死得其所”。恽代英早就做好了牺牲的准备。

在狱中，恽代英坚持领导狱友与敌人做不屈不挠的斗争。他给狱友讲述“八一”南昌起义的经过及意义，为工人编写读物，填词传唱歌曲，并作诗《时代的囚徒》，启发狱友觉悟、鼓舞狱友斗志。在狱友的掩护和恽代英的伪装下，他的真实身份很久都没有被敌人发现。

1930年8月,周恩来从莫斯科回国，了解到恽代英被捕的消息后，立即向中共提出不惜一切代价营救恽代英出狱。但由于中央特科负责人顾顺章被捕后叛变，将恽代英被关押在南京国民党中央军人监狱的消息报告国民党，营救工作遂告失败。蒋介石曾令国民党军法司司长王震南到狱中劝降。

“你难道不考虑后果吗？”王震南问。

 “你说的是什么后果？是杀头、枪毙？对共产党员来说，这是随时准备着的。”恽代英回答。

劝降不成，蒋介石下令将恽代英就地枪决。

1931年4月29日中午，恽代英在南京国民党中央军人监狱遇害，时年36岁。

1950年，周恩来为纪念恽代英题词。他说：“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，应永远成为中国革命青年的楷模。”