4 Ekim 1910'da Diyarbakır'ın Camiikebir Mahallesi'nde doğdu. Galatasaray Lisesi'nden mezun oldu. Mülkiye Mektebi'ne (Ankara Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi) devam etti, bir süre de Ankara Yüksek Ticaret Okulu'nda öğrenim gördü. Sümerbank'ta memur olarak çalıştı. 1939'da Paris'e gitti. Paris Radyosu'nda Türkçe yayınlar spikerliği yaptı. 2. Dünya Savaşı'nın başlamasıyla yurda döndü. Askerliğini yaptı, bir süre İstanbul'da babasına ait işyerinde çalıştı. Ankara'da Anadolu Ajansı'nda çevirmenlik yaptı. Toprak Mahsulleri Ofisi ve Çalışma Bakanlığı'nda da bir süre görev yaptı. Geçirdiği kısmi felç sonucu konuşma yeteneğini yitirdi. Tedavi için götürüldüğü Viyana'da 12 Ekim 1956'da 46 yaşındayken yaşamını yitirdi.
İlk şiirleri Muhit, Servet-i Fünun ve Uyanış dergilerinde yayınlandı. İlk şiirlerinde hece ölçüsünün alışılmış kalıplarının dışına çıkan biçemiyle dikkat çekti.
1946'da Cumhuriyet Halk Partisi'nin şiir yarışmasında "35 Yaş" şiiriyle birincilik kazanınca birden ünlendi. İlk şiir kitabı "Ömrümde Sükût" 1933'te yayınlandı. Döneminin en çok okunan şairlerinden. Bir yandan Garip akımından etkilenerek serbest şiiri denedi, diğer yandan Baudelaire, Verlaine gibi Fransız şairlerinin etkisinde kaldı. Ama hiçbir akıma bağlanamayan, uyum ve biçimi gözeten, duygulu, içten, kendine özgü bir şiir geliştirdi. Hem yaşam sevincini hem karamsarlığı yansıttığı şiirlerinde "yalnızlık" ve "ölüm" temaları ağır basar. Ziya Osman Saba ile çocukluk arkadaşıdır. İki şair arasında edebiyatımızı etkileyen yazışmalar Tarancı'nın ölümüne dek sürdü.
Şiir ile ilgili görüşlerini dile getiren şu üç değerlendirmesi oldukça meşhurdur:
Şiir, ulaşmak istediğim esas mefkuredir.
Şekilsizlik içinde güzellik avına çıkanlar, kendi kendilerini avutmaktan başka bir şey yapmazlar.
Şiirdeki esas rol, kelimelerin istifidir.
Cahit Sıtkı, çeşitli vesilelerle şiirlerinde Fransız edebiyatının yanı sıra Tanpınar ve Dıranas etkisi olduğundan bahsetmektedir. Cahit Sıtkı'nın Türk okuru tarafından tanınmasını sağlayan eseri ise "Otuz Beş Yaş" adlı şiiridir. Ölüm temasını vurucu bir üslupla ele almıştır.