Zólyom várában született református nemesi családba, báró Gyarmati Balassa János és Sulyok Anna első gyermekeként. Később még két testvére született. Nemesi (bárói) előneve Gyarmati és kékkői.

Apja 11 éves korában Nürnbergbe küldte tanulni a gyermeket, majd kora neves prédikátora, az evangélikus Bornemisza Péter lett az ifjú nevelője.

1569-ben apját Dobó István egykori egri várvédővel együtt összeesküvés vádjával – hamis vádak alapján – letartóztatták és Pozsonyban bebörtönözték. A család Lengyelországba menekült, ahová később követte őket a fogságból megszökött Balassi János is. Az ifjú Balassi már ekkor németről magyarra fordított egy vallásos elmélkedést, műve, A beteg lelkeknek való füves kertecske 1572-ben Krakkóban nyomtatásban is megjelent. Ugyanebben az évben apja végül kegyelemben részesült.

1575-ben Balassi Bálintot a bécsi udvar szándékait követve hadjáratra küldték Báthory István ellen, de fogságba került. A fogság ellenére barátságosan fogadták az erdélyi udvarban. Itt vált valódi udvari emberré. Nemcsak a kardforgatáshoz értett, de több nyelven is megtanult, értett latinul, szlovákul, horvátul, lengyelül, románul, törökül, németül és olaszul a magyar mellett.

Amikor Báthori 1576-ban megkapta a lengyel trónt, Balassi követte őt Lengyelországba. Ez a bécsi udvar szemében súlyos árulásnak minősült, így Balassi családjára való tekintettel 1577-ben hazatért. Ekkor apja már nem élt, családjára bonyolult anyagi ügyeket és pereskedéseket hagyott. A gyám Balassa András, Nógrád főispánja lett, aki hozzájárult a család vagyonából történt kifosztásához.

1578-ban Balassi megismerkedett a nála idősebb Losonczy Annával, egy férjes asszonnyal, akivel hat évig folytatott kapcsolatot. A nő Ungnád Kristóf egri kapitány és horvát bán felesége volt. A múzsa hatása nem maradt nyomtalan, e szerelem ösztönzésére írta első, jelentősebb műveit.

1579-ben Eger hadnagya lett, többször pályázott arra, hogy a vár kapitányságát megkaphassa. 1582-ig szolgált Egerben, majd hazatért Zólyomba.

1584-ben külön pápai engedéllyel feleségül vette unokatestvérét, Dobó Krisztinát, akivel Patakon (ma Sárospatak) tartották az esküvőt, egyúttal hozományként elfoglalva Patak várát. Ám ekkor Dobó Ferenc, Felső-Magyarország főkapitánya és barsi főispán, Krisztina öccse két pert indított ellene – egy hűtlenségi, azaz felségsértési illetve egy vérfertőzési pert. Nem segített az sem, hogy Balassi ezután áttért a katolikus hitre. Házasságát érvénytelenítették. Levelezése több botrányról is hírt ad.

Ezután Balassi egy ideig Érsekújváron szolgált, mint lovashadnagy, de mivel a főkapitány kiutasította várból, mivel a költő megtetszett a feleségének. Balassi szerelme ekkor ismét az időközben özveggyé vált Losonczy Anna iránt lángolt fel, de a nő újra férjhez ment és nem akart már találkozni a költővel.

1589–1591 között Balassit ismét Lengyelországban láthatjuk viszont: először bujdosásra adta fejét, majd Wesselényi Ferenc vendége volt Dembnóban, végül ismét hazatért.

1593–94-ben az ún. „hosszú háborúban”, a török ellen indított hadjáratban újra katonáskodott. Esztergom 1594 májusában zajlott ostroma során, 19-én egy puskagolyó (vagy ágyúgolyó) mindkét combját elroncsolta és hosszas szenvedés után, 30-án hunyt el az Esztergom-szentkirályi katonai táborban, valószínűleg vérmérgezésben. A katona és költő haláláról kevés egykorú feljegyzés maradt fenn; a legfontosabbak:

  • Balassa András leírása szerint: „Anno 1594 die 19. Maii minden két combját lőtték által, és az barbélyok gondviseletlenségek mia holt meg 30. eius és vitettem Újvárra.”
  • Balassa Zsigmond tudósításában: „Anno 1594 die 19. Maii Esztergom vára vívásakor, midőn ostromnak mentenek az vízvárnak, lőtték meg Balassa Bálint Uramot az ostromon. Minden két combján átalment az golóbis, de csontot és ízet nem sértett. Vesztette az barbély, Mátyás hercegé, nem akarván szót fogadni az magyar barbélyoknak és holt meg hertelen die 30 eiusdem.”