Sylvia Plath urodziła się w dzisiejszej bostońskiej dzielnicy Jamaica Plain jako córka pochodzącego z Grabowa koło Poznania w Cesarstwie Niemieckim Otto Platha i Aurelii z d. Schober, Austriaczki z pochodzenia. Już od lat dziecinnych wykazywała niezwykły talent poetycki, publikując swój pierwszy wiersz w wieku 8 lat w dziale dziecięcym gazety Boston Herald. W tym okresie zmarł jej ojciec, profesor college’u, a zarazem pszczelarz. Wychowana jako unitarianka, Plath doświadczyła utraty wiary po śmierci ojca i przez całe życie pozostawała ambiwalentna w stosunku do religii[2].
W wieku 11 lat Sylvia Plath dostała swój pierwszy dziennik od matki. Od tej pory regularnie pisała dzienniki do końca życia.
W sierpniu 1950 Sylvia Plath opublikowała w magazynie dla dziewcząt Seventeen swój pierwszy utwór fabularny, a w gazecie The Christian Science Monitor ukazał się jej pierwszy dojrzały wiersz.
Po ukończeniu drugiego roku w ekskluzywnym college’u dla kobiet Smith College w Northampton (Massachusetts), Plath odbyła staż w redakcji czasopisma Mademoiselle. Po ukończeniu stażu, otrzymała odmowę przyjęcia na seminarium pisania w Harvardzie. W tym czasie chorowała na zaburzenia depresyjne. Po powrocie do domu miała pierwszą próbę samobójczą wczołgując się pod werandę i zażywając tabletki nasenne. Ten okres swego życia opisała w autobiograficznej powieści Szklany klosz (1963, The Bell Jar, wyd. polskie 1975). Po tej próbie samobójczej Plath podjęła leczenie w prywatnym szpitalu psychiatrycznymMcLean Hospital w Belmont koło Bostonu pod okiem dr Ruth Barnhouse Beuscher.
W 1955 Sylvia Plath wyjechała jako stypendystkaFulbrighta na studia do Anglii w Newnham College, część Cambridge University. 25 lutego 1956 tam poznała na przyjęciu poetę Teda Hughesa, którego poślubiła niespełna cztery miesiące później, 16 czerwca 1956. Głęboko zainteresowali się zjawiskami nadprzyrodzonymi i używali tabliczek ouija[3].
Wraz z mężem wiele podróżowała m.in. do Francji oraz Hiszpanii. W wakacje 1959 Sylvia Plath i Ted Hughes podróżowali przez Amerykę Północną. Para mieszkała w Cambdridge oraz w Londynie, a latem 1957 przeprowadzilła się do USA, gdzie najpierw mieszkała w Northampton (Massachusetts), a potem od 1958 w Bostonie, przy 9 Willow Street. Podczas czasu w Northampton Sylvia Plath wykładała literaturę angielską na Smith College. W grudniu Sylvia Plath i Ted Hughes zdecydowali wrócić do Anglii, gdzie zamieszkali w Londynie, przy 3 Chalcot Square.
W lutym 1960 Plath podpisała umowę na wydanie swojego pierwszego tomiku poezji Kolos (The Colossus) w wydawnictwie Heinemanna.
1 kwietnia 1960 Sylvia Plath urodziła pierwsze z dwójki dzieci, Friedę Hughes, a w lipcu małżonkowie kupili spory dom Court Green w North Tawton w hrabstwie Devon, którego hipotekę spłacili w grudniu 1961. Ich syn Nicholas Hughes urodził się 17 stycznia 1962.
Maj 1962 był początkiem końca małżeństwa Sylvii Plath i Teda Hughesa, który rozpoczął romans z zaprzyjaźnioną Assią Wevill z którą przebywał w związku po śmierci Plath. Kilka lat później (23 marca 1969) Wevill popełniła samobójstwo w identyczny sposób, jak Sylvia Plath, także zagazowując swoją i Hughesa czteroletnią córkę Shurę.
W czerwcu 1962 roku Plath zjechała samochodem z pobocza drogi do rzeki, co później określiła jako próbę samobójczą[4].
Pod koniec 1962 doszło między małżonkami do separacji; w grudniu Plath przeniosła się z dwojgiem dzieci (Friedą i Nicholasem) ze wspólnego domu w hrabstwie Devon do Londynu. Zamieszkała w domu po W.B. Yeatsie, za rogiem od Chalcot Square. Bardzo ciężka dla niej okazała się zima 1962/63. W okresie jesienno-zimowym Plath napisała swoje najlepsze wiersze m.in. „Tatusia”, „Ukłucia”, „Kobietę Łazarz”, „Ariel”, „Kurierów”, „Mistyczkę” i ostatni wiersz „Krawędź”. 14 stycznia 1963 ukazała się powieść Szklany Klosz. Poetka brała wówczas leki przeciwdepresyjne. Schorowana Sylvia Plath popełniła samobójstwo przez zatrucie gazem. Włożyła głowę do kuchenki gazowej[5]. Dzieci zamknęła w dobrze wentylowanym pokoju, zostawiając im śniadanie. Została pochowana na cmentarzu w Heptonstall, w hrabstwie West Yorkshire w Anglii.
Ariel oraz inne tomy jej poezji zostały wydane pośmiertnie. Poezje zebrane(The Collected Poems) z 1981 roku zostały nagrodzone w 1982 roku Nagrodą Pulitzera. W 2000 ukazał się zbiór istniejących dzienników Sylvii Plath obejmujący dwanaście ostatnich lat jej życia. Ted Hughes twierdził, że dzienniki pisane od 1959 do 1962 roku zaginęły, a ostatni obejmujący czas od grudnia 1962 do lutego 1963 został spalony przez niego, bo nie chciał, żeby ich dzieci je kiedykolwiek przeczytały.[potrzebny przypis] W 2017 i 2018 ukazały się dwa tomy listów pisanych przez poetkę od 1940-1962, a w 2024 The Collected Prose of Sylvia Plath z wcześniej niepublikowanymi opowiadaniami oraz innymi utworami prozy.
W 2003 powstał film fabularny Sylvia z Gwyneth Paltrow i Danielem Craigiem w rolach głównych, który opowiada o życiu Sylvii Plath od chwili jej spotkania z Tedem Hughesem do samobójczej śmierci, przy czym koncentruje się na jej problemach małżeńskich.