1942’de babasının askerlik görevini yaptığı Çatalca’da dünyaya geldi. Azerbaycan kökenli olan ailesinin soyadı “Gürus” idi. İlk şiirlerinde de takma adı olan “Ataol Gürus’u ” kullanmıştır. Aile, soyadını daha sonra Behramoğlu olarak değiştirmiştir. Babası yüksek ziraat mühendisi Haydar Behramoğlu, annesi İsmet Hanım’dır. “Nihat Behram” olarak tanınan gazeteci ve şair Mustafa Nihat Behramoğlu’nun ve avukat Namık Kemal Behramoğlu’nun ağabeyidir. İlkokul üçüncü sınıfa kadar Kars’ta öğrenim gördükten sonra ilk, orta ve lise öğrenimini babasının Ziraat Müdürü olarak görev yaptığı Çankırı’da tamamladı. İlk şiirleri “Ataol Gürus” adıyla Yeni Çankırı, Yeşil Ilgaz, Çağrı gibi yerel gazete ve dergilerde yayınlandı. 1960 yılında lise öğrenimini tamamlayan Ataol Behramoğlu, Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi’nde Rus Dili ve Edebiyatı Bölümü’nden 1966 yılında mezun oldu. 1962’de üyesi olduğu Türkiye İşçi Partisi’nin (TiP) örgütlenme çalışmalarına katıldı. Yükseköğrenimi sırasında Yapraklar, Dost, Evrim, Ataç gibi dergilerde çıkan şiirleriyle dikkat çekti. Bu dönemin şiirlerini bir araya getiren ilk şiir kitabı Bir Ermeni General, 1965’te Ankara’da Toplum Yayınevi’nce basıldı. Gençlik dönemi şiirlerinde Orhan Veli, Attilâ İlhan ve İkinci Yeni şiirinin ortak özellikleri etkindir. Gerçek şiir kimliği 1965-1971 arasında Papirüs, Şiir Sanatı, Yeni Gerçek, Yeni Dergi ve Halkın Dostları’nda çıkan şiirleriyle oluştu. Halkın Dostları’nı İsmet Özel’le birlikte çıkarmaya başlamışlardır. Fakat dergi 12 Mart askeri muhtırasının ardından kapatılmıştır. Behramoğlu’nun 1960’lar ve 1970’lerin ilk yılları boyunca Özel’le yakın bir dostluğu olmuştur. Behramoğlu’nun bu dönemde yazdığı şiirlerinde toplumcu, etkin bir edebiyat anlayışının örnekleri yer aldı. 1965’te yayımlanan “Bir Gün Mutlaka” adlı kitabı 60’lı yıllar toplumcu kuşağının manifestosu niteliğindeki şiirlerden oluşmaktaydı. Kitaplaşan ilk çevirisi “İvanov” (Anton Çehov) 1967’de basıldı. Mihail Yuryeviç Lermontov’dan ilk şiir çevirilerini de bu dönemde yaptı. Gerçekçi ve toplumcu şiir ilkelerine yönelerek şiirlerini yeni tema ve biçim arayışlarıyla beslemiştir. 1970 yılında siyasi nedenlerle yurtdışında çıkan Behramoğlu, 1972’ye kadar Londra ve Paris’te yaşadı. Paris’te Louis Aragon ve Pablo Neruda ile tanıştı. Aragon’un yönetimindeki “Les Lettres Françaises”de, Abidin Dino çevirisiyle, “Bir Gün Mutlaka” dan bir bölüm yayımlandı. 1971’de Paris’te Théatre de Liberté’nin kuruluş çalışmalarına katıldı. İlk oyun “Légendes à Avénir / Geleceğe Masallar” için bölümler yazdı. 1972 yılında kurulan Barış Derneği’nin kuruluşunda yer aldı. Sovyet Yazarlar Birliği’nin davetlisi olarak 1972’de gittiği Moskova’da yaklaşık iki yıl kaldı. Bu dönemde Moskova Devlet Üniversitesi’nde stajyer olarak Rus Edebiyatı üzerine çalıştı. Daha önceki dönemin ürünü çevirileri (Puşkin, Bütün Hikâye ve Romanları, 1972) ve yurtdışı dönemin ürünü şiirlerden oluşan üçüncü şiir kitabı “Yolculuk, Özlem, Cesaret ve Kavga Şiirleri” 1974’te Türkiye’de yayımlandı. 1974’te af yasasından yararlanarak ülkeye dönen Behramoğlu, Muhsin Ertuğrul yönetimindeki İstanbul Belediyesi Şehir Tiyatroları’nda dramaturg olarak çalışmaya başladı. 1975’te kardeşi Nihat Behram ile çıkardıkları edebiyat-kültür dergisi “Militan” büyük ilgi gördü. Bu dönemde Ataol Behramoğlu’nun “Ne Yağmur, Ne Şiirler (1976)”, “Kuşatmada (1978)”, “Mustafa Suphi Destanı” (1979), “Dörtlükler” (1980) adlı kitapları yayımlandı. 1979’da Türkiye Yazarlar Sendikası genel sekreteri oldu. Rus aslıllı Ludmila Denisenko ile evliliğinden kızı Barış o yıl dünyaya geldi. 1982’de Barış Derneği kurucu ve yöneticisi olarak tutuklandı, on ay tutuklu kaldı. Cezaevinde bulunduğu sırada, Asya-Afrika Yazarlar Birliği 1981 Lotus Ödülü’nü kazandı. 1983’te 8 yıl hapse mahkum edildi. 1984’te ülkeden gizlice ayrılarak Fransa’ya gitti. Bir süre sonra pasaport verilmeyen ailesini de gizlice yurt dışına çıkardı.  Hayatının 1989 yılında kadar süren bu döneminde Paris Sorbonne Üniversitesi’nde Rus edebiyatı ve karşılaştırmalı edebiyat konularında lisans üstü bir çalışma yaptı. 1986’da Paris’te ressam Yüksel Aslan ile birlikte Fransızca Türk edebiyatı dergisi “Anka”yı kurdu ve yönetti. Birçok ülkede katıldığı toplantılarda konuşmalar yaptı, şiirlerini okudu. Almanya’da “Kızıma Mektuplar (1985)”, “Türkiye, Üzgün Yurdum, Güzel Yurdum” (1985) adlı şiir kitapları ve “Mustafa Suphi Destanı”nın yeni bir basımı yayımlandı. Şiirlerinden Macarcaya yapılan bir seçmeler 1988’de Budapeşte’de “Europa” yayınevince yayımlandı Antoloji çalışmalarına da devam eden Behramoğlu bu dönemde “Son Yüzyıl Büyük Türk Şiiri Antolojisi” “Dünya Şiiri Antolojisi” (Özdemir İnce ile birlikte) “Çağdaş Rus Şiiri Antolojisi”‘ni yayımladı. Ayrıca “Çehov-Bütün Oyunları (1. Cilt)”, şiir üstüne yazılarını bir araya getiren “Yaşayan Bir Şiir” (1986) ile “Eski Nisan”, “Bebeklerin Ulusu Yok” adlı şiir kitapları yayımlandı. Hakkındaki davaların beraatla sonuçlanması üzerine Haziran 1989’da Türkiye’ye döndü.1995’te Türkiye Yazarlar Sendikası Genel Başkanı seçilen şair bu görevi 1999’a kadar iki dönem sürdürdü. 2002’de Türkiye P.E.N. Yazarlar Derneği “Dünya Şiir Günü Büyük Ödülü”‘nü aldı. 2008 yılında şiirlerinden geniş bir seçmeler Amerika Birleşik Devletlerinde yayınlandı. Aynı yıl kendisine Rusya Federasyonunca uluslararası Puşkin Nişanı verildi. 1992’de İstanbul Üniversitesi’nde başladığı Rus Dili ve Edebiyatı öğretim üyeliğini 2003’te aynı üniversitede doçent, 2009’da Beykent Üniversitesi’nde profesör olarak sürdürdü. Şimdi İstanbul Aydın Üniversitesi öğretim kadrosundadır. Cumhuriyet gazetesinde köşe yazarlığı yapmaktadır. 2015 yılının Nisan ayında Behramoğlu’nun 50. sanat yılı sebebiyle İzmir Büyükşehir Belediyesi iki konser düzenlemiştir. 2016 yılında Beşiktaş Belediyesi, Ataol Behramoğlu’nun heykelini Beşiktaş Şairler Sofası Parkı’na dikti.