湖南省浏阳县(今浏阳市)人，1889年5月生于浏阳县一个知识分子家庭。1902年入长沙经正学堂读书。1903年留学日本，就读于成城中学、明治大学商科、早稻田大学文科。1907年参加中国留学生话剧团体春柳社，演出了反对民族压迫、种族歧视而又是由中国人演出的第一个完整的话剧《黑奴吁天录》。他们所演出的歌颂反抗封建势力的仁人志士的剧目《热血》，在广大留学生中引起强烈共鸣，也受到日本文艺界的重视。从此，他毕生从事革命戏剧运动。1912年回国后，即参与组织上海新剧同志会。1913年在长沙组织文社，创作和演出新剧。1916年，在上海与周信芳等同台演出京剧。10多年内自编自导京剧剧目24种，并对京剧进行多方面改革，艺术成就与梅兰芳齐名，“南欧北梅”享誉大江南北。五四运动以后，他响应反帝反封建的革命，宣传新思想新文化，曾主办南通伶工学社、国民剧场，参加上海戏剧协社，任南京艺术学院戏剧系主任，力倡废除科班制度，反对唱堂会，培养新剧人才，创作电影剧本《天涯歌女》等。1929年，在广州举办广东戏剧研究所，下设戏剧学校和音乐学校，试用科学方法培养新型艺术人才，导演、演出苏联作家写的《怒吼吧，中国》，创办《戏剧杂志》，撰写戏剧理论文章，译介国外戏剧资料和剧本。1931年7月回上海参与创办现代剧社。一二八淞沪抗战爆发后，他参加中国左翼戏剧联盟广州分盟，并赴法、英、德、苏等国考察戏剧，回国后在上海导演了一批有声电影片，有争取民族解放的《新桃花扇》，配合抗战运动的《木兰从军》，在戏剧、电影界产生了较大影响。

抗日战争爆发后，他流亡香港、广西，为中国旅行剧团、中华艺术剧团导演话剧，从事桂剧改革，创办桂剧学校，改编或创作桂剧剧目。1940年任广西省立艺术馆馆长兼桂剧团团长，创作、演出多幕剧《忠王李秀成》等剧目。1944年2月，与田汉在中共支持下组织西南戏剧展览会，8省上千名戏剧工作者参加，壮大了进步戏剧力量。抗日战争胜利后，他在桂林、上海从事戏剧演出工作，导演话剧《郑成功》、《日出》、《桃花扇》，宣传民主思想，反对内战。

1949年3月，应中共中央邀请北上，参加中国人民政治协商会议筹备会议，当选为全国文联常务委员、全国戏曲改进委员会筹委主任、中国剧协常务理事。1950年任中央戏剧学院院长。1954年当选为第一届全国人大代表。1958年完成《唐代舞蹈》一书，撰写了回忆录《电影半路出家记》，主编中国古代舞蹈史料。1955年66岁时加入中国共产党。历任中国戏剧家协会副主席、中国文联副主席、中国舞蹈家协会主席、中国实验话剧院院长。著有《欧阳予倩剧作选》。出版了《欧阳予倩文集》、回忆录《自我演剧以来》等书和一批剧本。1962年9月病逝，终年73岁。