Владимир Сосюра родился 25 декабря 1897 (6 января 1898 год)а на станции Дебальцево (ныне Донецкой области Украины). По другим сведениям год рождения 1901 (указан на надгробии поэта).
Его отец, Николай Владимирович, чертёжник по специальности, имел французские корни. Будучи человеком непоседливым и разносторонне одарённым, сменил много профессий, учительствовал, работал сельским адвокатом, шахтёром. Мать поэта — Антонина Даниловна Локотош — маляр, родом из Луганска, занималась домашним хозяйством.
Владимир Сосюра окончил сельскую школу и поступил в агрономическую. С малых лет работал в шахтах Донбасса, принимал участие в Гражданской войне: сначала на стороне УНР, затем — на стороне Красной Армии. По окончании войны учился в Коммунистическом Университете в Харькове и на рабфаке при Харьковском институте народного образования. В это время был участником литературных организаций «Плуг», «Гарт», ВАПЛИТЕ, ВУСПП.
В 1942—1944 годах Сосюра военный корреспондент.
В 1951 году он стал объектом травли после статьи в газете «Правда», которая обвиняла Сосюру в «буржуазном национализме» за стихотворение «Любіть Україну», написанное в 1944 году.
Умер Владимир Сосюра 8 января 1965 года. Похоронен в Киеве на Байковом кладбище.
Первое его стихотворение (на русском языке) было опубликовано в 1917 году. В архивах сохранились непечатные стихи Сосюры (на украинском языке), написанные во время его пребывания в Армии УНР, но первый сборник «Стихотворения» вышел в 1921 году, а внезапную славу принесла ему революционно-романтическая поэма «Червона зима» (1922), признанная выдающимся образцом поэтического эпоса гражданской войны на Украине. Этой теме Сосюра посвятил и многие другие произведения, в которых органично сочетается интимное с общественным и обще-человеческим: сборник «Город» (1924), «Снега» (1925), «Золотые ястребы» (1927) и ряд других. Уже в первых сборниках Сосюра проявил себя сильным лириком в украинской поэзии своего времени. Основные источники, которыми питалась лирика Сосюры (народное творчество, Тарас Шевченко и более поздние лирики), переплавились в его поэзии на оригинальный стиль, означенный классической простотой стиха, певучестью и романтическим воодушевлением.
Начиная уже с раннего периода творчества, в поэзии Сосюры нашли отражение и противоречия его эпохи: типичная для украинского интеллигента 1920-х годов невозможность сочетать преданность большевистской революции с чувством национального долга: поэма о внутреннем раздвоении («коммунар и националист») «Два Володьки» (1930), сразу по выходе запрещён сборник «Серце» (1931). Несмотря на запреты, в творчестве Сосюры того времени мощно пробивается мотив украинского патриотизма (неопубликованная поэма «Махно», известная лишь в отрывках «Мазепа», 1930).
В начале 1930-х годов это привело Сосюру к конфликту с коммунистической партией, членом которой он был с 1920 года. Несмотря на эти неблагоприятные обстоятельства, в 1930-е годы Сосюра, рядом со строительной тематикой («Днепрогэс»), почти единственный на Украине культивировал интимную, любовную лирику: «Червоні троянди» (1932), «Нові поезії» (1937), «Люблю» (1939), «Журавлі прилетіли» (1940) и другие.
Сборные издания произведений Сосюры: «Стихи в 3 томах» (1929—1930), «Сочинения в 3 томах» (1957—1958), «Сочинения в 10 томах» (1970—1972).