Salvador Domingo Felipe Jacinto Dalí i Domènech a katalóniai Figueras városban született jómódú polgárcsaládban. Katalán voltára büszke volt, számos különc tulajdonságát tudta be származásának. Szülei kétéves korában meghalt első fiúgyermekük reinkarnációjának tekintették, így mindent megengedtek számára, tilalmakkal szinte nem találkozott. Már korán ügyesen rajzolt, és apja könyveit bújta. Mint írta, hatévesen szakácsnő akart lenni, hétévesen Napóleon, és a becsvágya egyre csak nőtt. Egy nyaraláson megismerte Picasso barátját, Ramón Pichot-t, aki beavatta az impresszionista művészetbe, majd mentora lett. Dalí műveit először 14 éves korában állították ki.
A madridi Szépművészeti Akadémia diákjaként találkozott a filmes Luis Buñuellel és a költő García Lorcával, aki ódát is írt hozzá. A hatalmas fekete filckalapot, bársonyköpenyt, aranygombos botot, illetve pajeszt és vállig érő hajat viselő Dalít botrányai miatt eltanácsolták az akadémiáról, és pár hétre börtönbe is zárták a katalán szeparatizmus támogatásának vádjával.
Korai képein a kubizmus és a futurizmus jegyei láthatók; saját stílusa az 1920-as évek végére alakult ki, amiben szerepe volt Sigmund Freud a tudattalan képek erotikus jelentéséről szóló elméletének. Párizsban megismerkedett Picassóval, ekkor növesztette védjegyévé vált, jellegzetes bajszát. Festményein az „értelemnél valóságosabb tudattalant” a „paranoid-kritika” módszerével ábrázolta, amely a valóság torzítására és a hatáskeltésre szolgál. Első szürrealista képének az 1926-ban készült A méz édesebb a vérnél című művét tartják. A francia fővárosban nemcsak Buñuellel dolgozott a rendező Andalúziai kutya és Aranykor című filmjein, hanem barátságba került Paul Éluard költővel és feleségével, az Oroszországból emigrált Galával is. A házaspár és Joan Miró festő hatására csatlakozott a szürrealisták csoportjához, amelyet André Breton író és kritikus szervezett. A Dalínál tíz évvel idősebb Gala 1934-ben elvált, majd haláláig a festő társa, múzsája és menedzsere lett.
Dalí műveire a művészi fegyelem és a korlátlan képzelet ellentéte jellemző. Leghíresebb képei Az emlékezet állandósága, amelyen a legendás elfolyó órák láthatók, A lángoló zsiráf, a tigrisekkel és a póklábú elefánttal megfestett Látomás, illetve A polgárháború előérzete. 1933-ban festette Tell Vilmos talánya című képét, amelyen a térdelő Lenin nadrág nélkül látható. Ezt a kommunizmussal rokonszenvező szürrealisták ellenforradalminak tartották, amire Dalí úgy felelt, hogy „a szürrealisták és köztem az a különbség, hogy én szürrealista vagyok”.
Az 1930-as évek végétől képein Raffaello, Velázquez és Ingres motívumai bukkantak fel. A spanyol polgárháború idején Franco híve lett, amíg a diktátor emberei meg nem gyilkolták García Lorcát. Breton Hitler dicsőítésével is megvádolta, amit Dalí azzal cáfolt, hogy ő sem a kommunista, sem a nemzetiszocialista forradalomban nem hisz. A szürrealisták kizárták, és Buñuel is elfordult tőle. 1936 nyarán majdnem megfulladt, amikor egy londoni galériában az előadását egy autó hűtőberendezésével felszerelt nehézbúvár-öltözékben tartotta meg, oldalán két orosz agárral, a kezében biliárddákóval. A ziháló Dalíról a vastaps közben vágták le a maskarát. Londonban találkozott Freuddal, akiről portrét is készített.
1940-től az Egyesült Államokban élt Galával, ahol díszleteket és jelmezeket tervezett, luxusboltokat rendezett be, ékszereket és reklámkampányt tervezett, de legfőképp minden eszközzel magát népszerűsítette. Képeiből 1941-ben a New York-i Modern Művészetek Múzeumában rendeztek kiállítást, amelyet aztán több nagyvárosban is bemutattak. Közben az önéletrajzát írta, és milliomosokról festett portrékat, megtervezte Alfred Hitchcock Elbűvölve című filmjének álomjelenetét, és rajzfilmvázlatokat készített Walt Disney-nek. A stúdióban 1946-ban elkészítette a Destino rajzait, amelyből végül 2003-ban, számítógéppel készítettek animációs filmet.
1949-ben tértek vissza Spanyolországba, Portlligat faluba költöztek. Dalí vallásos és erotikus képeket festett, gyermekkori emlékeit és Galát egyaránt megörökítette. Szobrokat alkotott, és Dante Isteni színjátékát, a Carment, Rabelais Gargantua és Pantagrueljét, Voltaire Candide-ját, valamint Cervantes Don Quijotéját illusztrálta. Az 1960-as évek közepétől három földrész legnevesebb múzeumaiban voltak kiállításai, szülővárosában, Figuerasban 1974-ben, a floridai St. Petersburgban pedig 1982-ben avatták fel múzeumát.
Dalí 1980-tól mozgásszervi betegsége miatt már nem tudott festeni, még jobban megtörte imádott feleségének 1982-ben bekövetkezett halála. A depresszióba esett művész ezután visszavonultan élt szülővárosában 1989. január 23-án bekövetkezett haláláig.
Képeit az 1980-as évek végétől Budapesten és Szentendrén is kiállították. 2013-ban a Művészetek Palotájában a Mad Tristan című baletthez festett díszletképe előtt lépett fel a Finzi Pasca újcirkuszi társulat. 2016-ban Pécsett mutatták be Dante Isteni színjátékához készített illusztrációit, 2017-ben a pápai Esterházy-kastélyban nyílt kiállítása Welcome Into My Brain (Üdvözöllek az agyamban) címmel. 2023-ban a budapesti Komplexben volt látható az Utazás egy lángelme képzeletében alcímű kiállítás, ahol a művek java nem Dalí saját kezű alkotása volt, hanem a művész saját kezű alkotásainak sorszámozott másolatai, amelyeket aláírásával hitelesített.
