Tove Irma Margit Ditlevsen voksede op på Vesterbro i København. Faderen var fyrbøder, og moderen passede hjemmet i Hedebygade. Det var et fattigt arbejderhjem med et traditionsbundet syn på kønnenes muligheder. Tove skulle giftes, skønt hun klarede sig godt i skolen. Efter mellemskoleeksamen gik Tove Ditlevsen ud af skolen og havde de følgende år forskellige pladser. Fra hun var 12 år, skrev hun digte, men skjulte sine kunstneriske forsøg for omverdenen. Forældrene fik stor betydning for hendes kunst, ikke som positive forbilleder, men som repræsentanter for svigt og manglende omsorg. Barndommens smerte kom til at præge Tove Ditlevsen resten af livet i form af angst, usikkerhed og selvdestruktiv adfærd.

Tove Ditlevsen debuterede i det danske litterære tidsskrift Vild Hvede i 1937, og i 1940 giftede hun sig med bladets redaktør Viggo F. Møller. Møller hjalp Ditlevsen med udgivelsen af hendes debutsamling Pigesind, som udkom i 1939. Bogen vakte opsigt med sine smukke digte om kvindelivets foranderlighed, ensomhed og angst, og Tove Ditlevsen havde succes fra begyndelsen. Men privatlivet knagede, og hendes ægteskab holdt kun to år. I 1941 blev den lyriske debut fulgt op af prosasuccesen Man gjorde et barn fortræd, som skildrede en ung kvindes krise som følge af seksuelle overgreb i barndommen. I 1942 giftede Tove Ditlevsen sig igen, og året efter udgav hun endnu en kritikerrost roman, Barndommens gade (1943), hvor hun gennem en ung piges tanker og følelser gendigtede sin opvækst i arbejdermiljøet på Vesterbro.

I 1945 blev Ditlevsen skilt fra sin anden mand og samme år gift med lægen Carl Ryberg, som gav hende sprøjter mod angst og blev en medvirkende årsag til, at hun blev narkoman. I 1949 blev hun indlagt døden nær, og perioden som misbruger kom hun sig aldrig over. I 1947 udgav hun digtsamlingen Blinkende Lygter og fik for første gang blandede anmeldelser. Modernismen var efter krigen blevet den herskende retning, og Ditlevsens traditionsbundne form med dens rimede vers og enkle sprog blev nu opfattet som gammeldags i en litterær verden, hvor det modernistiske formeksperiment var nyt ideal. Resten af livet følte Ditlevsen sig forbigået, selvom hun modtog mange litterære priser og havde en stor og trofast læserskare. I 1951 indgik Tove Ditlevsen sit fjerde og sidste ægteskab med embedsmanden Victor Andreasen. Ægteskabet blev stormfuldt, og Ditlevsens misbrug tog til. I 1973 ophørte ægteskabet efter at have leveret hudløst stof til flere romaner – bl.a. Gift (1971) og Vilhelms værelse (1975) – der begge fik megen omtale i medierne. Tre år senere, den 7. marts 1976, tog Tove Ditlevsen sit eget liv.

Inspirationskilden i Tove Ditlevsens forfatterskab var hendes eget liv som kvinde. Hun skrev på angsten og kriserne, og hun tog udgangspunkt i de smertefulde erindringer fra barndommen, som hun aldrig slap. Den dybe psykologiske indsigt i moderne kvinders splittede liv udfoldede hun ligeledes som brevkasseredaktør i Familie Journalen, hvor hun bidrog til tidens kvindedebat og blev beundret af mange for sine kloge svar. Hendes indsigt i kvindelivet fik fornyet opmærksomhed i 1970erne med den ny kvindebevægelse. I forbindelse med filmatiseringen af Barndommens gade i 1986 satte Anne Linnet melodi til en række af Tove Ditlevsens digte.