Miłosz 1911-ben született az akkor Oroszországhoz tartozó litvániai Szetejnieben. Mivel édesapja mérnök volt, beutazta a cári birodalmat, iskolába azonban már a független Lengyelországban kezdett járni. A vilnai (ma: vilniusi) Báthory István Egyetemen szerzett jogi diplomát (az intézményt a lengyel király és erdélyi fejedelem alapította 1579-ben, akadémiai rangra emelve az itt működő jezsuita kollégiumot). Itt mutatkozott be költőként, s csatlakozott a "Zagary" nevű, a katasztrofizmust (a közelgő világégést) hirdető irodalmi csoportosuláshoz. Dolgozott a lengyel rádió vilnai, majd varsói szerkesztőségében, eközben sokat írt, elsősorban baloldali lapokba.
A második világháború alatt Milosz rész vett a Németország által megszállt lengyel főváros kulturális életében, de a katonai és a politikai konspirációtól távol tartotta magát. A háborút követően a Lengyel Népköztársaság diplomatájaként szolgált New Yorkban, majd Párizsban, s emiatt sok kritika és vád érte (a lengyel emigrációban egy ideig kommunista ügynöknek tartották). 1951-ben végül, mivel nem voltak illúziói a kommunizmust illetően, politikai menedékjogot kért a francia államtól. 1960-tól a Kaliforniai Egyetemen kezdett tanítani szláv irodalmat, s ezzel párhuzamosan tovább írt. Közben hazájában a hatalom indexre tette, az emigrációját követően három évtizedig nem jelenhettek meg írásai, nem emlékeztek meg munkásságáról, vagy ha igen, akkor elítélő hangnemben.
Miłosz 1980-ban megkapta életművéért az irodalmi Nobel-díjat, amely kitárta előtte a hazája kapuit - hosszú évtizedek után hazalátogathatott, felfedezték munkásságát, művei pedig legálisan és illegálisan (szamizdatban) jelentek meg. Nevét azonban nem tűzték a szocialista rendszerrel szembenállók zászlajukra, s magát is alkalmatlannak tartotta ilyen néptribüni szerepre.
A nagy változásokat követően Miłosz még nagyobb elismerésekben részesült, tíz évvel ezelőtt pedig Krakkóban telepedett le. De még így is évekbe tellett, hogy Miloszban a lengyelországi olvasók ne a politikust, a látnokot vagy a tudóst lássák, hanem elsősorban a költőt. Paradox módon, Magyarországon is Miłosz inkább mint prózaíró ismert (magyarul is megjelent könyvei: "A rabul ejtett értelem", "Szülőhazám, Európa", "Az Ulro országa"), pedig ő magát inkább költőnek tartotta.
Elmondható, hogy sokszínű költő volt, alkotott himnuszokat, ódákat, elégiákat, szonetteket; szeretett volna az "egyszerű szavak költője" lenni, de verseivel mégsem a széles néptömegeket célozta meg. A szintén Nobel-díjas pályatársa, az orosz Joszif Brodszkij egy helyen azt írta: Miłosz verseinek fő témája, hogy az emberek nem tudják felfogni saját létezésük értelmét. Sokrétű munkásságába még az is belefért, hogy megtanuljon héberül és görögül, s eredetiből fordítsa anyanyelvére a zsoltárokat, a Jelenések könyvét és Márk evangéliumát.
Érdekes következményei voltak annak, hogy Miłosz a történeti Litván Nagyfejedelemség területén látta meg a napvilágot (a Lengyel Királyság, azaz a Korona és a Nagyfejedelemség 1569-ban a lublini unióban alakult egy állammá - ez volt a nemesi Köztársaság, a Rzeczpospolita). Több helyen hangsúlyozta, hogy ő lengyelül író litván, ezzel igazi szülőhazájává azt a letűnt lengyel keleti területeket, a Végeket (Kresy) emelte, amely soknemzetiségű és sokvallású jellegét a második világháború során - a szovjet és a német megszállás következtében - veszítette el. Ez az elsüllyedt atlantisz immáron csak Milosz fejében és szívében élt tovább, "Az Issa völgyében" c. kötetében például megkapóan ecseteli a gyermekkor tájainak sokféleségét.
Czesław Miłosz a 20. század egyik legmeghatározóbb lengyel irodalmi alakja volt. A legjobb értelemben vett közép-európaisága, a totalitariánus rendszerek megtapasztalása, az emigrációban eltöltött évek, majd a későn jött elismerés volt az, amiből Milosz munkája során táplálkozott. 2004. augusztus 14-én, 93 éves korában hunyt el szeretett városában, Krakkóban, hamvai a helyi pálos templom nagy lengyelek nyughelyéül szolgáló kriptájába kerültek elhelyezésre.
