Apja, John Butler Yeats ügyvédként kezdte, majd portréfestő lett, anyja, Susan Pollexfen egy módos sligói kereskedőcsalád sarja volt. A család 1867-ben Londonba költözött, ám a gyerekek a nyarakat és az iskolai vakációkat az anyai nagyszülők sligói házában töltötték, ahol – a legenda szerint – manók, tündérek és kísértetek is lakoztak. E különös-varázsos világ Yeats későbbi költészetére és drámaírói munkásságára is nagy hatással volt, több művében feltűntek az ír népmesei figurák, a kelta mitológia alakjai.
1880-ban visszaköltöztek Dublinba, s a gyerekek itt végezték iskoláikat is. Yeats 1883-ban beiratkozott a Városi Művészeti Iskolába, ám érdeklődése nem a festészet, inkább az irodalom felé vonzotta. Első versei 1885-ben jelentek meg a Dublin University Review egyetemi lapban – amikor 1887-ben Londonba költöztek, Yeats már hivatásos író volt. Néhány barátjával együtt megalakította a Rímfaragók Klubját,
Ebben az időben Yeats az angol romantikusokat olvasta, s sajtó alá rendezte Blake műveit. Örök kíváncsisága új szellemi utakra vezette: tagja lett a Teozófiai Társaságnak, az ezoterikus buddhizmus tanításait olvasta, spiritiszta szeánszokon vett részt, előadásokat hallgatott az okkultizmusról, a keleti mágiáról, a brahmin filozófiáról. E sokfajta élményt azonban – örökölve apja mindent megkérdőjelező szkepticizmusát – megszűrve engedte magához, igazából semmit nem hitt el, ám e szellemi sokféleség jótékonyan hatott ifjúkori lírájára. 1889-ben megjelent első verseskötete, Osszián vándorlásai és egyéb versek címmel, s ugyanebben az évben találkozott élete nagy szerelmével, az igézően szép és ragyogóan tehetséges Maud Gonne színésznővel. Kapcsolatuk felemás volt:
Az külön érdekesség, hogy a költő 1916-ban Maud lányának, Iseultnak kezét is megkérte, de ő is kikosarazta.
Yeats Maud révén kapcsolatba került az ír nemzeti mozgalommal, ám annak radikálisabb ága távol állt tőle. Úgy vélte, az ír újjászületéshez az irodalom, a színház, a népi hagyományok felélesztése révén kell hozzájárulnia. Első lépése ebben az irányban A kelta félhomály című 1893-as esszégyűjteménye volt. Ekkoriban kötött barátságot Lady Augusta Gregory írónővel és népmesegyűjtővel, s vele alapította 1899-ben Dublinban az Ír Irodalmi Színházat, amely 1904-től Ír Nemzeti Színházként működött tovább. Az 1899-es megnyitón Yeats Katalin grófnő című, az írországi éhínség idején játszódó darabját adták elő. Yeats élete végéig a színház egyik igazgatója maradt, s több drámáját is bemutatták: A szívbéli vágy földje, A homokóra, A király küszöbe, Deirdre, Cathleen ni Houlihan (ennek címszerepét Maud Gonne játszotta az 1902-es bemutatón). Yeats darabjai többnyire mitikus vagy időtlen időkben játszódó verses drámák, amelyeknek főbb szereplői az ír folklór jellegzetes alakjai.
1917-ben Yeats néhány heti ismeretség után nőül vette a nála 27 évvel fiatalabb spiritiszta médium Georgie Hyde-Leest, akitől két gyermeke született. Kapcsolatuk munkakapcsolat is volt, Hyde-Lees ugyanis automatikus írással lejegyzett egy misztikus művet, amelyet a költő nyolc éven át szerkesztett és rendszerezett, s 1925-ben saját neve alatt Vision (Látomás) címmel meg is jelentetett.
Yeats 1922-ben az Ír Szabad Állam megalakulásakor az ír szenátus tagja lett, a testületnek hat évig maradt tagja.
A húszas évek végén írt köteteinek (A torony, A csigalépcső) fő témái az 1916-os húsvéti felkelés és a polgárháború, a „Torony” néven emlegetett lakhelyük, egy régi normann vár, valamint Bizánc és mozaikjai, s az ókori görög bölcselők voltak. Élete utolsó éveinek legjelentősebb művei A gémtojás című drámája, az Új versek című gyűjtemény, valamint az Utolsó versek és két színmű című kötet, amely már csak halála után jelent meg.
Yeats 1939. január 28-án hunyt el a francia Riviérán, Roquebrune-ben. Földi maradványait 1948-ban szállították hazájába, s ahogy azt A Ben Bulben alatt című versében meghagyta – a drumcliffi protestáns temetőben helyezték végső nyugalomra, saját sírfeliratával: „Életet, halált / Nézz hidegen. / Lovas, tovább!”
