Bár Pablo Picasso Apollinaire-t művészkörökben XIII. Leó pápa fiaként mutatta be, Wilhelm Albert Włodzimierz Apollinaris de Wąż-Kostrowicky valójában 1880. augusztus 26-án Angelica Kostrowicka lengyel grófnő és Francesco Flugi d'Aspermont svájci-olasz, arisztokrata származású katonatiszt törvénytelen gyermekeként született Rómában. Ifjúkora zavaros családi és állampolgársági körülmények között telt: Rómában lengyel nemzetiségű olasz állampolgárként anyakönyvezték, később azonban, miután apja magára hagyta a családot, a fiatal Apollinaire Monacóban, Cannes-ban és Nizzában járt iskolában, ott, ahol táncosnőként dolgozó édesanyja munkát talált. Később Párizsba költöztek. Ekkoriban Apollinaire már jobban beszélte a franciát, mint akár a lengyelt, akár az olaszt, de alsó, majd felsőbb iskoláiban hol lengyelnek, hol olasznak írták az iratokba és a bizonyítványaiba.
Hogy Párizsban tartózkodhassanak, Apollinaire-nek dolgoznia kellett: újságoknak írt tárcaregényeket és cikkeket, a gimnáziumot nem fejezte be. 1901 augusztusától egy évig a Rajna-vidéken dolgozott Milhau őrgrófné lányának házitanítójaként. Itt ismerkedett meg a családnál tartózkodó nevelőnővel, Annie Playdennel, akibe beleszeretett. Bár a házasságot is fontolgatták, Annie mégis az Angliába való hazatérés mellett döntött, majd kivándorolt az Amerikai Egyesült Államokba. Az e felett érzett csalódást Apollinaire több művében is megörökítette. A költő életét ezután viszonzatlan szerelmek kísérik végig.
Párizsba visszatérve az avantgárd szellemi életének egyik meghatározó alakja lett, barátja volt Pablo Picasso, Jean Cocteau, Erik Satie és Marcel Duchamp is. Bár francia költőként kezdett híressé válni, ekkoriban még nem kapott útlevelet, mivel nem volt francia állampolgár. Csak az első világháború kitörésekor hitték el, hogy francia: akkor, amikor katonai behívóját megküldték. Jó barátságban volt a nála egy évvel fiatalabb Picassóval: ketten találták ki a szürrealizmus kifejezést, hogy szakszerű megnevezése legyen minden modern művészetnek. Apollinaire meglepő hangú verseinek sok rajongója és kritikusa akadt, verselése szüntelenül új verstani és nyelvtani meglepetésekkel hökkentette meg vagy ragadta el olvasóit. Bár írásait mindig közölték, gyakran volt pénzzavarban.
Első prózakötete L'enchanteur pourrissant címmel jelent meg 1909-ben, az elismerést azonban a következő, Alcools (Szeszek) című gyűjteménye hozta meg 1913-ban, amely addigi tizenöt éves munkásságának szinte minden szakaszából tartalmazott műveket. Vannak, akik ettől a kötettől számítják a modern költészet indulását. Következő verseskötete, az ?Égövek" sokaknál máris klasszikus műnek számított.
Az első világháborúban önkéntesként harcolva vett részt. 1916. március 17-én megsebesült, koponyájába a lövészárokban egy gránitszilánk fúródott. Megoperálták, vaspántot helyeztek a fejére, a költő egészségét azonban már nem nyerte teljesen vissza. 1918-ban állította össze ?Kalligrammák" című kötetét, amelyben képkölteményeit gyűjtötte össze: ezt a műfajt az ókori alexandriai költőktől látta először, és újra divatossá tette. A gyűjtemény csak halálát követően jelent meg: miután májusban feleségül vette Jacqueline Kolbot, a háborút követő spanyolnáthajárványban megbetegedett, és 1918. november 9-én meghalt. Sírja a párizsi P?re-Lachaise temetőben található. Guillauma Apollinaire-t Baudelaire óta a még újabb modern költészet kezdeteként és példaképeként tartja számon a francia kritika.
