湖南省瀏陽縣(今瀏陽市)人，1889年5月生於瀏陽縣一個知識分子家庭。1902年入長沙經正學堂讀書。1903年留學日本，就讀於成城中學、明治大學商科、早稻田大學文科。1907年參加中國留學生話劇團體春柳社，演出了反對民族壓迫、種族歧視而又是由中國人演出的第一個完整的話劇《黑奴籲天錄》。他們所演出的歌頌反抗封建勢力的仁人誌士的劇目《熱血》，在廣大留學生中引起強烈共鳴，也受到日本文藝界的重視。從此，他畢生從事革命戲劇運動。1912年回國後，即參與組織上海新劇同誌會。1913年在長沙組織文社，創作和演出新劇。1916年，在上海與周信芳等同台演出京劇。10多年內自編自導京劇劇目24種，並對京劇進行多方麵改革，藝術成就與梅蘭芳齊名，“南歐北梅”享譽大江南北。五四運動以後，他響應反帝反封建的革命，宣傳新思想新文化，曾主辦南通伶工學社、國民劇場，參加上海戲劇協社，任南京藝術學院戲劇係主任，力倡廢除科班製度，反對唱堂會，培養新劇人才，創作電影劇本《天涯歌女》等。1929年，在廣州舉辦廣東戲劇研究所，下設戲劇學校和音樂學校，試用科學方法培養新型藝術人才，導演、演出蘇聯作家寫的《怒吼吧，中國》，創辦《戲劇雜誌》，撰寫戲劇理論文章，譯介國外戲劇資料和劇本。1931年7月回上海參與創辦現代劇社。一二八淞滬抗戰爆發後，他參加中國左翼戲劇聯盟廣州分盟，並赴法、英、德、蘇等國考察戲劇，回國後在上海導演了一批有聲電影片，有爭取民族解放的《新桃花扇》，配合抗戰運動的《木蘭從軍》，在戲劇、電影界產生了較大影響。

抗日戰爭爆發後，他流亡香港、廣西，為中國旅行劇團、中華藝術劇團導演話劇，從事桂劇改革，創辦桂劇學校，改編或創作桂劇劇目。1940年任廣西省立藝術館館長兼桂劇團團長，創作、演出多幕劇《忠王李秀成》等劇目。1944年2月，與田漢在中共支持下組織西南戲劇展覽會，8省上千名戲劇工作者參加，壯大了進步戲劇力量。抗日戰爭勝利後，他在桂林、上海從事戲劇演出工作，導演話劇《鄭成功》、《日出》、《桃花扇》，宣傳民主思想，反對內戰。

1949年3月，應中共中央邀請北上，參加中國人民政治協商會議籌備會議，當選為全國文聯常務委員、全國戲曲改進委員會籌委主任、中國劇協常務理事。1950年任中央戲劇學院院長。1954年當選為第一屆全國人大代表。1958年完成《唐代舞蹈》一書，撰寫了回憶錄《電影半路出家記》，主編中國古代舞蹈史料。1955年66歲時加入中國共產黨。曆任中國戲劇家協會副主席、中國文聯副主席、中國舞蹈家協會主席、中國實驗話劇院院長。著有《歐陽予倩劇作選》。出版了《歐陽予倩文集》、回憶錄《自我演劇以來》等書和一批劇本。1962年9月病逝，終年73歲。