Jómódú molnárcsaládba született a Fejér megyei Pusztaegresen. Apja gépészmérnöknek szánta, de érdeklődése hamar a festészet felé fordult. Képzőművészeti tanulmányait 1882-ben kezdte a budapesti Mintarajziskolában, ahol Greguss János, Székely Bertalan és Lotz Károly volt a tanára, de az iskolai oktatásnál nagyobb hatást gyakoroltak rá Szinyei Merse Pál képei. Ennek ellenére első nagyobb szabású figurális kompozíciója, Az áldozat Munkácsy Mihály népéletképeinek mintáját követi. Alkotásával a Magyar Szalon című folyóirat pályázatán első díjat nyert, megelőzve Rippl-Rónai Józsefet.
1885-ben a müncheni Képzőművészeti Akadémiára iratkozott be, de elégedetlen lett az ottani akadémikus elvekkel, ezért 1887–1889 között Párizsban, a Julian Akadémián képezte tovább magát.
Az Úrvacsora című festménye 1891-ben Párizsban, 1894-ben Antwerpenben nyert aranyérmet, a bensőséges hangulatú Árvákkal 1891-ben a Képzőművészeti Társulat téli kiállításán elnyerte a nagydíjat, az 1894-es bécsi nemzetközi kiállításon pedig állami aranyéremmel jutalmazták.
Csók István 1890-től többnyire Münchenben élt, ahol három éven át festette e korszakának fő művét, a Báthory Erzsébetet, amelyet 1895-ben a párizsi Szalon és a budapesti Műcsarnok is kiállított. (A 24 négyzetméteres vászon a második világháborúban elpusztult, csak fekete-fehér reprodukció és egy színes vázlat maradt róla.) A hírhedt asszony főleg lélektani szempontból érdekelte, de festőként izgatta a színes ruhák és a fehér hó kontrasztja is, a meztelen lányalakok a csejtei vár udvarán. A francia közönség számára szánt pszichologizáló műből a millennium lázában élő Magyarországon történelmi kép lett.
1897-ben hazatért, és csatlakozott a Hollósy Simon vezette nagybányai csoporthoz, Budapesten élt, de a nyarakat Nagybányán töltötte. Képein a magyar és sokác népművészet színei és motívumai tűntek fel. 1903-ban Párizsban telepedett le fiatal feleségével, akiről több festményt is készített. 1909-ben született meg egyetlen gyermekük, Julianna. Ebben az időszakban művészetében közel került a posztimpresszionisták foltfestéséhez, színeiben az impresszionisták keveretlen ragyogásához. Ekkortájt festette nevezetes aktos kompozícióit (Műteremsarok, Thámár, Vámpírok).
Leghíresebbek a kislányáról festett Züzü-képek, a Balatoni sorozat, a Sokác képek, a Tulipános láda, a Keresztapa reggelije. 1914-ben gyűjteményes kiállításon mutatta be addigi alkotásait a Műcsarnokban.
A világháború traumája kevéssé érintette meg. A Tanácsköztársaság idején kinevezték a Képzőművészeti Főiskola tanárává, de erről még 1919 őszén lemondott, és illetményét is visszafizette. 1920-ban az akkor megalakuló Szinyei Merse Pál Társaság elnökének választották, és Lyka Károly újonnan kinevezett igazgató felkérésére ismét a Képzőművészeti Főiskola tanára lett, 1923–1925 között rektor is volt, de 1932-ben megszüntették az állását. A második világháború kitöréséig kitartóan dolgozott új és régi témáin (Zsuzsánna, Lila fauteuil, Margit-híd bővítése, Nirvána), sok külföldi és hazai tárlaton szerepelt, az Ernst Múzeumban 1935-ben kiállításon mutatta be fél évszázados munkásságának legjavát.
Mindez megrázta, munkakedve és munkabírása – magas kora miatt is – csak részben tért vissza. Látomásos, szimbolikus képeket, csendéleteket és tájképeket festett, utolsó jelentős műve a Háború és Béke című triptichon, melynek két szárnyán a háború borzalmait, közepén korai témáját, a Szénagyűjtők kompozícióját ismételte meg. 1945-ben Emlékezéseim címmel megjelentek emlékiratai.
Művészetét és személyét 1945 után növekvő tisztelet övezte. 1948-ban és 1952-ben Kossuth-díjjal tüntették ki, 1952-ben kiváló művész címet kapott, 1949-ben a Magyar Képzőművész- és Iparművész Szövetség elnökévé választották. 1955-ben 90. születésnapja alkalmából a Szépművészeti Múzeumban megrendezték életműtárlatát.
Csók István az életöröm festője volt, s bár impresszionistának mondta magát, nem kötődött közvetlenül a franciák optikai alapú megközelítéseihez. Indulásakor a nagybányaiakkal lépett túl a müncheni naturalizmuson, később felhasználta a szecesszió, majd a Vadak mozgalmának tanulságait. Hosszú élete alatt stílusa sokat változott, de valamennyi irányzat, melyet magába olvasztott, sajátosan egyéni lett.
1961. február 1-jén hunyt el Budapesten, feleségével közös sírja a Fiumei úti sírkertben található. A fővárosban galéria, Székesfehérváron képtár, Sáregresen művelődési ház viseli a nevét.
Műveinek nagy részét a Magyar Nemzeti Galéria őrzi, 1962-ben Cecén, az egykori szülői kúriában nyílt meg emlékmúzeuma, amelyet 2013-ban felújítottak.
2015-ben, a születésének 150. évfordulója alkalmából tartott Csók István-emlékév keretében csaknem 70 alkotását és több személyes tárgyát felvonultató kiállítást rendeztek a Várkert Bazárban, cecei emlékházánál felavatták bronz mellszobrát, a Magyar Nemzeti Bank emlékérmet bocsátott ki, és posztumusz Magyar Örökség díjban részesült.
