Születése édesanyja, Grosz Ilona (1881–1909) és ikertestvére életébe került. Édesapja, Glatter Jakab (1874–1921) kereskedelmi utazó volt. Egy nővére volt, Klára.

A Szemere utcai elemiben (1915-19), a Markó utcai főreáliskolában (1919-23) és az Izabella utcai Báró Wesselényi Miklós fiú felső kereskedelmi iskolában (1923-1927) végezte tanulmányait. 1927 júniusában érettségizett.

1926 őszén megismerkedett leendő feleségével, Gyarmati Fannival. 1927-28-ban elvégzett egy tanévet a csehországi Liberec textilipari főiskoláján, majd onnan visszatérve nagybátyja cégénél helyezkedett el. Októberben barátaival 1928 címmel irodalmi folyóiratot indítottak. A lapnak két száma jelent meg, s Radnótitól két verset (Sirálysikoly, Szegénység és gyűlölet verse) közölt. 1929-ben a fiatal csoportosulás Jóság címmel önálló antológiát jelentetett meg, amelyben Radnóti már tizenkét verssel szerepelt.

1930-ban beiratkozott a Szegedi Ferenc József Tudományegyetem bölcsészeti karának magyar-francia szakára. 1931-ben bekapcsolódott a Szegedi Fiatalok Művészeti Kollégiumának tevékenységébe.

1934 májusában sikeres doktori szigorlatot tett. Júniusban summa cum laude minősítéssel a bölcsészettudományok doktorává avatták. Kaffka Margit művészi fejlődése című doktori értekezését az egyetem Magyar Irodalomtörténeti Intézete és a Művészeti Kollégium is kiadta. Müller Lajos nyomdász jóvoltából a Gyarmati Könyvnyomtató Műhelyben külön kötetben is megjelent az Ének a négerről, aki a városba ment című költeménye. A Nyugat 3. nemzedéke munkatársa lett.

1935. augusztus 11-én feleségül vette Gyarmati Fannit. 1936-ban rendszeres résztvevője lett a Tóth Árpád Társaság felolvasóestjeinek. 1937. január 18-án Baumgarten-díjban részesült. Nyáron feleségével egy hónapot töltöttek Párizsban. Megismerkedtek Pierre Robin francia költővel. Részt vettek július 24-én a Spanyol Köztársaság melletti szolidaritás jegyében rendezett nagy tömegtüntetésen.

1938 nyarán egy hetet a francia Pen Club meghívására, további három hetet magánemberként újra Párizsban töltött feleségével. Hozzákezdett Guillaume Apollinaire verseinek fordításához. 1940-ben megjelent a Vas Istvánnal közösen fordított Guillaume Apollinaire válogatott versei. Szeptember 6-ától munkaszolgálatra hívják be Szamosveresmartra, majd decemberben két hétig a tasnádi büntetőtáborban dolgozott. December 18-án szabadult.

1941 októberében sajtó alá rendezte József Attila fiatalkori verseit, Galamb Ödön visszaemlékezésének függelékeként Makói évek címmel. November 1-jén részt vett Kossuth Lajos és Táncsics Mihály sírjánál rendezett néma tüntetésen. 1942-ben a Hungária Kiadó gondozásában megjelent külön füzet formájában Naptár című versesfüzete. Március 15-én részt vett a Történelmi Emlékbizottság kezdeményezte háborúellenes tüntetésen a Petőfi-szobornál. Július 1-jén újabb munkaszolgálatos behívót kapott.

Aláírásgyűjtés kezdődött a kiszabadítása érdekében. 1943. május 2-án a budapesti Szent István Bazilikában megkeresztelkedett.

1944-ben Karunga, a holtak ura címmel megjelentek néger mesefordításai. Május 18-án újabb munkaszolgálatra hívták be. Az ukrán fronton teljesített szolgálatot. 1944 májusában a magyar hadsereg visszavonult, és Radnóti egységét a jugoszláviai Bor melletti munkatáborba vezényelték. Június 2-án érkezett meg a Lager Heidenauba. Radnóti ekkor verseit egy kis noteszbe írta fel, melynek lapjait szétosztotta a barátai között. Azt akarta, hogy aki tudja, vigye magával a háború után, és jelentesse meg. Versei (többek között a Hetedik ecloga és a Razglednicák) a tábori élet sötét körülményeit mutatták be, vagy szerelméhez, Fannihoz szóltak.

Augusztus végén Győr mellé vezényelték. Vissza már nem tért mert a már menni sem tudó költőt agyonlőtték. A Győr közeli Abda község határában tömegsírba temették őket. 18 hónappal később exhumálták és ekkor találták meg zubbonya zsebében a noteszét, benne utolsó verseivel.