Был трижды крещён: первый раз в 1382 году по католическому обряду под именем Виганд, второй раз в 1384 году по православному обряду под именем Александр и третий раз в 1386 году по католическому обряду также под именем Александр.
Родился Витовт около 1350 года. Точная дата его рождения неизвестна. Хронист Конрад Битшин (нем. Conrad Bitschin) при описании битвы при Рудау (1370) упомянул, что участвовавшему в битве Витовту было двадцать лет. По Кромеру, в 1430 году Витовту было восемьдесят. Отец Витовта Кейстут и его дядя Ольгерд правили совместно и не боролись за власть между собой. Ольгерд был великим князем и занимался восточными и южными делами, Кейстут вёл упорную борьбу с тевтонскими рыцарями на северо-западе. Матерью Витовта была вторая жена Кейстута Бирута, о которой известно крайне мало.
Первые сведения о Витовте относятся к концу 1360-х годов. В 1368 и 1372 годах он участвовал в походах Ольгерда на Москву. В 1376 году уже как князь гродненский участвовал в походе на Польшу. С 1377 года предпринимал самостоятельные походы в земли Тевтонского ордена.
После смерти Ольгерда в 1377 году Кейстут признал его старшего сына от второго брака Ягайло великим князем литовским и продолжил традиционную для себя войну с крестоносцами. Тем не менее, Ягайло опасался своего влиятельного дядю, к тому же против Кейстута его настраивали мать Иулиания Тверская и зять Войдило. В феврале 1380 года Ягайло без согласования с Кейстутом заключил пятимесячное перемирие с Ливонским орденом для защиты своих наследственных земель в Литве, а также Полоцка, только что отнятого у своего брата и конкурента Андрея. 31 мая 1380 года Ягайло и великий магистр Тевтонского ордена Винрих фон Книпроде заключили тайный Довидишковский договор, подставив тем самым под удар крестоносцев земли Кейстута, на которые действие договора не распространялось.
В феврале 1381 года крестоносцы вторглись в земли Кейстута и двинулись в направлении Трок. Был разрушен Новый Городок и взято в плен около 3 000 человек. Комтур Остероде Гюнтер Гоенштейн сообщил Кейстуту о заключении Давыдишковского договора, после чего Кейстут решил начать войну с Ягайло. В конце 1381 года он во главе войска отправился в Пруссию, но по пути резко повернул к Вильне. Недовольный решением отца Витовт отбыл в Дрогичин и Гродно. Кейстут с лёгкостью взял Вильну, пленил самого Ягайло. Кроме того, он обнаружил секретный договор с Орденом, которым смог доказать Витовту планы Ягайло.
После унии Великого княжества Литовского с Польшей в 1385 Витовт, опираясь на русских бояр, боролся за независимость княжества от Польши и добился от польского короля Ягайло признания за собой (на правах наместника) Великого княжества Литовского. В ходе борьбы с двоюродным братом Витовт был вынужден дважды бежать во владения Тевтонского ордена (1382—1384, 1389—1392). В 1384 году он получил обратно часть наследства своего отца. В 1392 году по Островскому договору Витовту были возвращены вотчинные земли Трокского княжества, ранее отнятые Ягайло и переданные Скиргайло. Витовт становился наместником Ягайло в Литве, фактически — правителем. Формально правителем всего Великого княжества Литовского Витовт был признан Виленско-Радомским договором (1401).
Витовт стремился к тому, чтобы папа римский объявил крестовый поход, который позволил бы ему сокрушить Золотую орду, завоевать русские земли и получить королевскую корону. В 1399 году в битве на Ворскле возглавленное Витовтом объединённое войско, включавшее воинов Великого княжества Литовского, поляков, русских князей, крестоносцев и татар бежавшего в Литву хана Тохтамыша, понесло сокрушительное поражение от войск хана Тимура Кутлуга и темника Едигея. Войско Витовта форсировало реку и обрушилось на войска Тимура Кутлуга, но в это время войска Едигея обошли его с флангов, прижав к реке и почти полностью уничтожив. Сам Витовт был ранен и едва не утонул.
В благодарность за спасение великий князь заложил в Ковно костёл Вознесения Пресвятой Девы Марии, известный ныне как костёл Витовта. Помимо этого храма, князем основаны костёлы Благовещения Пресвятой Деве Марии и Святого Бенедикта в Старых Троках, костёл Пресвятой Девы Марии в Новых Троках, другие храмы и монастыри. Церковная политика Витовта преследовала цель развеять распространённые в Западной Европе представления о литовцах как язычниках и пресечь агрессию немецких рыцарей.
Поражение на Ворскле ослабило положение Витовта. Ему пришлось отказаться от амбициозных планов на востоке. Было вновь потеряно Смоленское княжество. По требованию Польши в 1401 году были заключены Виленско-Радомские договоры, которыми был закреплён предусмотренный Кревским актом сюзеренитет Польши в отношении Литвы. Витовт и его подданные были вынуждены принести письменное обещание о верности Польше; он был признан великим князем литовским, но только пожизненно: переданные ему во владение земли после смерти должны были отойти к Ягайле и Королевству Польскому.
Витовт и Ягайло были организаторами разгрома немецких рыцарей под командованием магистра тевтонского ордена Ульриха фон Юнгингена в Грюнвальдской битве 1410. Роль Витовта, назначенного Ягайло главнокомандующим, в этой знаменитой битве велика, несмотря на то, что ход сражения и оценка действий участников продолжают вызывать споры. Битва под Грюнвальдом положила конец гегемонии ордена и изменила геополитическое положение Великого княжества Литовского. Орден по Торуньскому договору уступал Витовту Жемайтию (в пожизненное владение), то есть северо-западную часть территории современной Литвы, захваченную Тевтонским орденом (1398). Из-за Жемайтии Литва ещё дважды вступала в вооружённые конфликты с Тевтонским орденом (1414, 1422), пока немцы окончательно не отказались от Жемайтии в Мельнинском мирном договоре (1422).
В 1397 Витовт разорил Рязанское княжество в отсутствие великого князя Олега Ивановича, в чём ему не препятствовал зять московский князь Василий, с которым они чинно встретились в Коломне.
В 1404 году Витовту удалось вернуть Смоленск с помощью польских войск, но недовольный сближением Витовта с Польшей Свидригайло Ольгердович отъехал на московскую службу и получил от Василия Дмитриевича несколько городов в кормление (после похода Едигея на Москву вернулся в Литву). Витовт вмешивался в дела Новгородской и Псковской республик и трижды (1406—1408) вторгался в пределы Московского княжества.
Владения княжества Литовского при Витовте на востоке достигали верховьев Оки и Можайска. Витовт отнял у татар Южную Подолию и расширил свои владения на юге до Чёрного моря. За время его правления в Причерноморье появляются такие города и крепости: Дашев (Очаков), Соколец (Вознесенск), Балаклы (на Буге), Краравул (Рашков), Хаджибей (позже Одесса).
Дочь Витовта Софья была выдана замуж за великого князя московского Василия Дмитриевича. В своем завещании Василий (1423) отдавал жену и сыновей под защиту Витовта, после чего в 1427 Софья официально передала Московское княжество под руку Витовта, который примерно в это же время заключил договоры с князьями тверским (1427), рязанским (1430) и пронским (1430), согласно которым они становились его вассалами.
Самым крайним восточным владением Витовта была Тульская земля, которая в 1430—1434 годы передавалась ему по договору с рязанским князем Иваном Фёдоровичем.
В 1422 году Витовт предоставил убежище хану Золотой Орды Мухаммеду, разгромленному Бораком. В 1424 году войска великого князя нанесли решающее поражение претендету на трон Золотой Орды Худайдату, совершившему набег на Одоевское княжество. В конце того же года Витовт поддержал Мухаммеда, который выступив из Литвы, овладел сначала Крымом, а в 1426 году и Сараем
Съезд, состоявшийся в Луцке с 9 по 29 января 1429 года, при участии короля Германии (Римского короля) и будущего императора Священной Римской империи Сигизмунда, Витовта, Ягайло, легата папы римского, князей рязанских, одоевских, новгородских, псковских, а также посланников великого князя московского и тверского князя, Тевтонского ордена, Золотой Орды, Княжества молдавского, датского короля, византийского императора, показал возросшую роль Великого княжества Литовского. Во время съезда Сигизмунд поднял вопрос о коронации Витовта. Ягайло согласился с коронацией, но польская знать вынудила его отозвать согласие. Тем не менее, подготовка коронации шла в обход Польши.
Намеченная на Рождество Пресвятой Девы Марии (8 сентября 1430 года) церемония не состоялась, так как поляки не пропустили делегацию от Сигизмунда, которая везла изготовленные в Нюрнберге короны Витовта и его жены Ульяны. В октябре в Вильне Ягайло, по-видимому, предлагал компромисс, допускавший коронацию, с тем, чтобы после его смерти корона короля литовского отходила бы к одному из сыновей Ягайлы. Последние письма Витовта свидетельствуют о том, что он соглашался на такое решение. Однако его стремление короноваться королём и обеспечить суверенитет державе не осуществилось: Витовт внезапно умер 27 октября 1430 года в Троках. Существует версия, что корону перехватили польские шляхтичи.
В честь великого князя Витовта названо множество объектов в Литве, Белоруссии и Польше. Витовт — популярное имя в Литве (лит. Vytautas), менее популярное в Белоруссии (белор. Вітаўт) и Польше (польск. ). Имя Витовта Великого носит университет в Каунасе.
Последний по времени памятник установлен 23 сентября 2010 г. в д. Пелеса Вороновского района Гродненской области Беларуси. Автор — литовский скульптор Альгимантас Сакалускас. Скульптура высотой более 6 метров из особой породы дуба.
Название «Витовт» носит троллейбус АКСМ-420 производства Белкоммунмаш (2007).