1929年（昭和4年）3月22日、長野県松本市に種苗業を営む裕福な家庭の長女として生まれた。10歳頃から幻覚・幻聴に悩まされ、見えるものをスケッチすることで自己を保った。「水玉」と「網」のモチーフはこの時期の幻覚体験から来ている。1948年京都市立美術工芸学校（現・京都市立芸術大学）で日本画を学ぶも、保守的な日本美術界に絶望。1957年米国シアトルでの個展を経て、1958年単身ニューヨークに渡る。1959年マンハッタンのブラタ・ギャラリーで5メートル近い大作『無限の網』連作を発表、ドナルド・ジャッド、フランク・ステラ、ジョセフ・コーネルら米国前衛芸術家から絶賛を受け、1960年代「前衛の女王」と呼ばれた。ハプニング（裸体パフォーマンス）、ソフト・スカルプチャー（男根状の縫い物作品）、鏡と電球で無限を表現する『無限の鏡の間』など、ジャンル横断の革新作を量産。1966年ヴェネツィア・ビエンナーレに無許可で『ナルシスの庭』を出品し物議を醸した。1973年精神を病み日本へ帰国、東京・新宿の精神科病院に通院しながらアトリエを構え、現在まで創作活動を続ける。2017年新宿に草間彌生美術館開館、2023年3月にはルイ・ヴィトンとのコラボレーションで世界中の店舗が水玉に染められた。生存中の女性アーティストとして世界最高水準の作品価格・国際的影響力を持つ。