1885. március 29-én (virágvasárnap) született Szabadkán. Kosztolányi Árpád tanár, iskolaigazgató és Brenner Eulália gyermeke. A gimnáziumot Szabadkán kezdi, majd kicsapják, Szegeden tesz érettségit.

1903-ban Budapestre utazik; a bölcsészkar magyar-német szakát végzi; megismerkedik és barátságot köt Négyesy professzor stílusgyakorlatain Babitscsal, Juhász Gyulával. Hatással vannak rá a kortárs Zalai Béla filozófiai munkái.

1904-ben beiratkozik a bécsi egyetemre; 1905-ben hazatér, de nem megy vissza az egyetemre. Újságíró lesz: (Szeged és Vidéke, Bácskai Hírlap); 1906-ban a Pesti Napló kéri fel munkatársnak Ady helyére, aki Párizsból küldi tudósításait.

1907-ben jelenik meg első verseskötete, a Négy fal között – elismerő a fogadtatás, egyedül Ady bírálja. Recenziójának lényege, hogy Kosztolányi irodalmi író, nem életdokumentumokat ír, hanem irodalmi témákat versel meg. Szász Károlyhoz hasonlítja költészetét. Kosztolányi a későbbiekben kilenc cikket ír Adyról. Az utolsó a legnagyobb horderejű. 1929-ben A Toll körkérdést intézett az írókhoz: mit jelent számukra Ady öröksége. Kosztolányi válasza: Írástudatlanok árulása – különvélemény. Trianon után fölfokozott az Ady-kultusz, Adyt hivatalosan is beemelik a magyar irodalomtörténetbe. Erre a kultuszra születik meg válaszként az írás, mely átmenet az esszé és a pamflet között. Kosztolányi szerint Ady költészete időszerűtlen, az általa képviselt magatartás visszautalja őt a XIX. századba (lásd messianizmus, költészetének politikai jellege). Elutasítja szerelmi költészetét, mely nem újszerű, hanem mélyen konvencionális. Bírálólag szól Ady ún. nyelvteremtő zsenijéről, mely szerinte egyszerűen a magyar nyelv ismeretének hiányából fakad. Rámutat arra, hogy az Ady-kultusz, illetve költészetének kizárólagossá tétele gátat emel a magyar líra fejlődése elé.

1913-ban házasságot köt Harmos Ilona színésznővel, aki Görög Ilona néven írt is. 1915-ben születik fia, Kosztolányi Ádám.

Mint minden írástudó és művész, az első napokban támogatja a Tanácsköztársaságot. A bukás után az Új Nemzedék című lap Pardon rovatának szerkesztője, s a cikkek vitriolos hangon szólnak a Tanácsköztársaságról és annak vezetőiről. Emiatt éles támadás éri Kosztolányit mind politika jobb, mind a bal oldaláról.

1933-ban mutatkoznak betegsége (rák) első jelei. 1934-től sorozatos műtéteken esik át. 1935-ben szerelemre lobban Radákovich Mária iránt.

1936. november 3-án halt meg Budapesten. Decemberben a Nyugat emlékszámmal adózik emlékének, melyben Babits rehabilitálja fiatalkori barátját, művésztársát.