Budapesten, a Krisztinavárosban született 1909. július 24-én. Édesapja a II. kerület helyettes elöljárója volt, édesanyja zongoraművésznek készült, de fiatalon férjhez ment, és a családi élet, a három gyerek véget vetett művészi pályájának.
A művészetek iránti fogékonyságát Amy örökölte, aki hat-nyolcéves korában már költőnek készült, és kamaszkorában – afféle ujjgyakorlatként – Reviczky-utánzatokat írt. Sokat és szívesen olvasott, különösen Vörösmartyt, Petőfit, a népköltészetet és a barokk költőket szerette. Érettségi után a pesti egyetem magyar és német szakán tanult tovább, többek között a nagyhírű irodalomtudós, Horváth János előadásait hallgatta a régi magyar irodalomról.
A diploma megszerzése után a Bajza utcai polgári iskolában tanított történelmet, magyart és németet, de hamarosan otthagyta a katedrát és szabadúszóként próbált megélni. Első verseit Babits közölte a Nyugat 1940. decemberi számában, később különböző irodalmi lapokban helyezte el költeményeit. 1941-ben publikálta első meséskötetét (A kislány, aki fütyülni tudott), 1946-ban a Singer és Wolfner kiadó jelentette meg Cili cica kalandjai című verses képeskönyvét, később is szívesen írt gyermekkönyveket. A második világháború után sokat dolgozott a rádiónak, majd 1949-ben rövid ideig az Athenaeum Kiadó munkatársa volt. 1947-ben lett a magyar költészet zseniális alakja, Weöres Sándor felesége, páratlanul harmonikus, művészileg is termékeny kapcsolatuk négy évtizedig tartott, Tarka forgó és Hetedhét ország címmel közös köteteket is közreadtak.
Károlyi Amy lírája A harmadik házban című 1965-ös kötetében tárta fel igazi arcát. Látszólag eszköztelen verseiben a mindennapi élet történéseit, apró rezdüléseit helyezi kozmikus, mitologikus távlatokba, intellektuális stílusa gyakran játékos elemeket is tartalmaz. Új költői korszakát jelképező Kulcslyuk-líra című könyvében (1977) új kötetkompozíciót alkalmaz: a lírai montázs idézetekből, aforizmákból, reflexiókból, verses, olykor prózai szövegek kompozíciójából áll. A költészetet, különösen időskori lírájában, egyfajta világmagyarázatként, létértelmezésként fogta fel.
Az egyik vele készült interjúban így vallott művészetéről: „A valóság jelentéktelen dolgait kapcsolatba hozom a mindenséggel, anélkül, hogy életemben leírtam volna azt a szót: galaktika vagy kozmosz. Legyünk szerényebbek: a kicsit szembesítem a naggyal, a halászháló csomóit a csillagokkal, a piacot a halottas szobával, és most valóban mondjunk nagy szavakat: az életet a halállal, és még tovább: a halált a végtelennel”.
Károlyi Amy műfordítóként is jelentőset alkotott: angol, német, francia lírát fordított, Vonzások és viszonzások címmel kötete is megjelent válogatott műfordításaiból. Írt esszéket, visszaemlékezéseket (Születésem története), Moldován Domokossal együtt szerkesztette a Weöres Sándor és Károlyi Amy élete képekben című kiadványt, neki köszönhetjük az Andersen meséje nyomán készült Pomádé király új ruhája című Ránki György-opera szövegkönyvét.
Károlyi Amy Budapesten hunyt el 2003. május 29-én. Munkásságát 1981-ben József Attila-, 1996-ban Arany János-díjjal jutalmazták. 1990-ben megkapta az Év Könyve-díjat, 1994-ben a Magyar Köztársasági Érdemrend Középkeresztjét (polgári tagozat), 1997-ben neki ítélték a Salvatore Quasimodo emlékére meghirdetett költői verseny különdíját és életműdíját. 1992-től a Magyar Művészeti Akadémia tagja volt.
A képen Weöres Sándor és Károlyi Amy 1965-ben. Forrás: Németh László Társaság/Fortepan