Nguyễn Huy Tưởng sinh ngày 6/5/1912 tại làng Dục Tú, phủ Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh (nay là huyện Đông Anh, Hà Nội). Lên bảy thì cha mất, mẹ gửi ông ra Hải Phòng ở với gia đình người chị, học tiểu học ở trường Bonnal.
Năm 20 tuổi, ông đỗ bằng Thành chung, bắt đầu học chữ Hán. Sau ba năm vất vả tìm việc, đến năm 1935 ông thi đậu vào ngạch thư ký nhà đoan.
Song song với đời sống công chức nhà đoan, Nguyễn Huy Tưởng chăm đọc sách, chịu khó tìm ý tưởng, hàng ngày viết nhật ký. Năm 1938, Nguyễn Huy Tưởng hoạt động cho hội truyền bá quốc ngữ. Cuối năm 1944, ông bắt đầu tham dự các buổi họp bí mật của hội Văn hoá cứu quốc.
Tháng 4/1944, ông chuyển từ Hải Phòng lên Hà Nội công tác và được gặp các trí thức Hà thành như Nguyễn Xuân Huy, Như Phong, Nguyên Hồng, Nam Cao, Trần Huyền Trân...
Tháng 6/1945, Nguyễn Huy Tưởng tham gia ban biên tập tạp chí Tiên Phong của hội Văn hóa cứu quốc. Ông còn là đại biểu Văn hóa cứu quốc, giúp biên tập các tờ báo Cờ giải phóng, Tiên Phong và giữ chức vụ Tổng thư ký Ban Trung ương Vận động đời sống mới.
Sau Cách mạng tháng tám, Nguyễn Huy Tưởng là một trong những người lãnh đạo chủ chốt của hội Văn hóa cứu quốc.
Ông mất ngày 25/7/1960 tại Hà Nội. Tên của ông được đặt cho tên đường phố ở nhiều đô thị lớn.