১৮২৪ সালের ২৫ জানুয়ারি অবিভক্ত ভারতবর্ষের বর্তমান বাংলাদেশের যশোর জেলার কেশবপুর উপজেলার সাগরদাঁড়ি গ্রামে জন্মগ্রহণ করেন তিনি।
তার বাবা রাজনারায়ণ দত্ত ছিলেন কলকাতার দেওয়ানি আদালতের একজন খ্যাতনামা উকিল এবং মা জাহ্নবী দেবী ছিলেন গৃহিণী। তিনি ছিলেন পরিবারের একমাত্র সন্তান।
তিনি মেধাবী ছাত্র ছিলেন। মধুসূদন খুব তাড়াতাড়ি কলেজের অধ্যক্ষ ক্যাপ্টেন ডিএল রিচার্ডসনের প্রিয়পাত্র হয়ে ওঠেন। স্যার রিচার্ডসনই মধুসূদনের মনে কাব্যপ্রীতি জাগিয়ে তুলেছিলেন।
মধুসূদন মনে মনে ভাবতেন, স্বদেশীরা তার প্রতিভার মূল্যায়ন করতে পারবে না। একসময় তিনি পাশ্চাত্য সাহিত্যের দিকে ঝুঁকে পড়েন এবং বিলেত যাওয়ার ইচ্ছে পোষণ করেন।
১৮৪৩ সালে তিনি খ্রিস্টধর্ম গ্রহণ করেন। এতে তার বাবা রাজনারায়ণ দত্ত তাকে ত্যাজ্য করেন। ১৮৪৮ সালে তিনি মাদ্রাজ চলে যান। সেখানে দীর্ঘদিন শিক্ষকতা করেন। প্রথমে মাদ্রাজ মেইল অরফ্যান অ্যাসাইলাম স্কুলে এবং পরে মাদ্রাজ বিশ্ববিদ্যালয়ের অধিভুক্ত হাইস্কুলে শিক্ষকতা করেন। এখানেই তিনি সাংবাদিক ও কবি হিসেবে পরিচিতি পান। প্রথমে রেবেকা ও পরে হেনরিয়েটার সঙ্গে তার বিয়ে এখানেই হয়। মাদ্রাজে বসেই তিনি হিব্রু, ফরাসি, জার্মান, ইটালিয়ান, তামিল ও তেলেগু ভাষা শেখেন।
১৮৫৯ সালে তিনি রচনা করেন 'শর্মিষ্ঠা' নাটক। এটিই বাংলা সাহিত্যের প্রথম মৌলিক নাটক। তিনি বেশ কয়েকটি নাটক ও প্রহসন রচনা করেন। ১৮৬০ সালে তিনি অমিত্রাক্ষর ছন্দে 'তিলোত্তমাসম্ভব' কাব্য রচনা করেন। তার রচিত 'পদ্মাবতী' নাটকেও তিনি অমিত্রাক্ষর ছন্দ ব্যবহার করেন, যা বাংলা সাহিত্যে প্রথম। ১৮৬১ সালে প্রকাশিত 'মেঘনাদবধ' মহাকাব্য তাকে ইতিহাসে অমর করে রেখেছে।
১৮৬২ সালের ৯ জুন ব্যারিস্টারি পড়ার উদ্দেশ্যে মধুসূদন বিলেত যান। সেখান থেকে ১৮৬৩ সালে তিনি প্যারিস হয়ে ভার্সাই নগরীতে যান। এখানে বসেই তিনি ইতালীয় কবি পেত্রার্কের অনুকরণে বাংলায় সনেট লিখতে শুরু করেন। বাংলা ভাষা ও সাহিত্য এটিও এক নতুন সৃষ্টি। এর আগে বাংলা ভাষায় সনেটের প্রচলন ছিল না।
আইন ব্যবসা কিংবা সাহিত্যে, কোনোটাতেই তিনি আর্থিকভাবে সফল হতে পারেননি। কবির অমিতব্যয়ী স্বভাব তাকে ঋণগ্রস্ত করে তোলে। শেষ জীবন চরম দুঃখ-দুর্দশার মধ্যে দিয়ে অতিবাহিত হয়। কবি ১৮৭৩ সালের ২৯ জুন মাত্র ৪৯ বছর বয়সে আলিপুর জেনারেল হাসপাতালে মৃত্যুবরণ করেন।