Nació el 5 de junio de 1898 en el municipiogranadino de Fuente Vaqueros, en el seno de una familia de posición económica desahogada, y fue bautizado como Federico del Sagrado Corazón de Jesús García Lorca. Su padre fue el hacendado Federico García Rodríguez (1859-1945) y su madre, Vicenta Lorca Romero (1870-1959), segunda esposa de su padre, maestra de escuela que fomentó el gusto literario de su hijo. Su primera casa, en Fuente Vaqueros, es en la actualidad un museo.
En 1909, cuando tenía once años de edad, la familia se mudó a la ciudad de Granada. En su adolescencia, se interesó más por la música que por la literatura; estudió piano con Antonio Segura Mesa y entre sus amigos de la universidad lo conocían más como músico que por escritor novel. En 1926, en la casa solariega de la familia García-Trevijano en Órgiva, estrenó al piano una mazurca compuesta por Manuel de Falla para Carmen García-Trevijano, a la sazón tía del abogado y político antifranquista Antonio García-Trevijano.
En 1914 se matriculó en la Universidad de Granada para estudiar las carreras de Filosofía y Letras y de Derecho. Durante esta época, el joven Lorca se reunía con otros jóvenes intelectuales en la tertulia El Rinconcillo del café Alameda.
En la Universidad recibió clases de Martín Domínguez Berrueta, el cual llevó a Lorca y a sus compañeros de viaje por Baeza, Úbeda, Córdoba, Ronda, León, Burgos y Galicia. Estos viajes por distintas partes de España fueron los que despertaron su vocación como escritor. De hecho, fruto de esto surgió su primer libro en prosa Impresiones y paisajes, publicado en 1918, una pequeña antología de sus mejores páginas en prosa sobre temas políticos y sobre sus intereses estéticos.
En la primavera de 1929, Fernando de los Ríos propuso a Lorca que le acompañase en su viaje a Nueva York. Este aceptó viendo la oportunidad de alejarse de Aladrén , aprender inglés, cambiar de vida y renovar su obra. Se embarcaron en el Olympic —buque hermano del malogrado Titanic— a principios de junio de 1929 y llegaron el 26 de junio a Nueva York; él mismo describió su estancia en dicha ciudad estadounidense como "una de las experiencias más útiles de mi vida". Describió a la ciudad como un lugar «de alambre y muerte» y se vio sorprendido por la economía capitalista y el trato a los negros. Según él, Estados Unidos era «una civilización sin raíces. [Los ingleses] han levantado casas y casas, pero no han ahondado en la tierra». Volcó sus impresiones en Poeta en Nueva York, que no se publicó hasta cuatro años después de su muerte. En su trabajo Lorca buscó expresar «la esclavitud dolorosa del hombre y máquina juntos» en una ciudad a la que denominó como «geometría y angustia».
En marzo de 1930 dejó Nueva York para viajar a La Habana, donde exploró la cultura y la música cubana y trabajó en nuevos proyectos como El público y Así que pasen cinco años. En junio de 1930, Lorca ya estaba en Madrid.
Con la instauración de la Segunda República Española en abril de 1931, comenzó una nueva etapa para Lorca. Junto a Eduardo Ugarte, el escritor granadino codirigió La Barraca, un grupo de teatro universitario que representó obras teatrales del Siglo de Oro (Calderón de la Barca, Lope de Vega, Miguel de Cervantes) por ciudades y pueblos de España. Financiado por el Ministerio de Educación que dirigía el socialista Fernando de los Ríos, tuvo por primera vez en sus manos un proyecto propio. El estallido de la guerra civil española frustraría el empeño.
En la primavera de 1936 La Barraca realizó su última función en el Ateneo de Madrid, por petición expresa de Juana Capdevielle, bibliotecaria de la institución, al grupo de teatro ambulante, que representó El caballero de Olmedo de Lope de Vega.
Colombia y México, cuyos embajadores previeron que el poeta pudiera ser víctima de un atentado debido a su puesto de funcionario de la República, le ofrecieron el exilio, pero Lorca rechazó las ofertas, y se dirigió a la Huerta de San Vicente para reunirse con su familia. Llegó allí el 14 de julio de 1936, tres días antes de que estallara en Melilla la sublevación militar contra la República que dio lugar a la Guerra civil. Inicialmente, la situación en la capital granadina fue tranquila y no hubo ningún incidente. Sin embargo, el día 20, la guarnición militar de la ciudad se sublevó y en poco tiempo el centro de Granada estaba en poder de las fuerzas sublevadas. El cuñado de Federico y alcalde de la ciudad, Manuel Fernández-Montesinos, fue arrestado en su despacho del ayuntamiento. Sería fusilado un mes más tarde.
Alguien le preguntó sobre su preferencia política, aunque desconocemos la fecha, y él manifestó que se sentía a su vez católico, comunista, anarquista, libertario, tradicionalista y monárquico. Sin embargo, siempre se mostró «partidario de los que no tienen nada», como declaró en 1934. Como ha destacado el historiador Paul Preston, Lorca «animado por una profunda conciencia social creó su compañía de teatro itinerante, La Barraca, firmó regularmente manifiestos antifascistas y colaboró con organizaciones como Ayuda Roja Internacional. Por ello se ganó el desprecio de la Falange y el resto de la derecha. En su propia ciudad mantuvo una estrecha relación con los grupos de izquierda moderada». Su familia era muy amiga del socialista Fernando de los Ríos.
Lorca nunca se afilió a ningún grupo y jamás discriminó o se distanció de ninguno de sus amigos, por ninguna cuestión política. Conocía al líder y fundador de la Falange Española, José Antonio Primo de Rivera, muy aficionado a la poesía. El propio Lorca dijo de él al joven Gabriel Celaya, en marzo de 1936:
En Granada buscó refugio en casa de la familia de su amigo el poeta Luis Rosales, donde se sentía más seguro ya que dos de sus hermanos, en los que confiaba, eran destacados falangistas de Granada. A pesar de ello, el 16 de agosto de 1936, se presentó allí la Guardia Civil para detenerlo. Acompañaban a los guardias Juan Luis Trescastro Medina, Luis García-Alix Fernández y Ramón Ruiz Alonso, exdiputado de la CEDA, que había denunciado a Lorca ante el gobernador civil de Granada José Valdés Guzmán. Valdés consultó con Queipo de Llano lo que debía hacer, a lo que este le respondió: «Dale café, mucho café». Según el historiador Ian Gibson, se acusaba al poeta de «ser espía de los rusos, estar en contacto con estos por radio, haber sido secretario de Fernando de los Ríos y ser homosexual». Fue trasladado al Gobierno Civil, y luego al pueblo de Víznar donde pasó su última noche en una cárcel improvisada, junto a otros detenidos.
Después de que la fecha exacta de su muerte haya sido objeto de una larga polémica, parece definitivamente establecido que Federico García Lorca fue fusilado a las 4:45 h de la madrugada del 18 de agosto,en el camino que va de Víznar a Alfacar. Su cuerpo, que jamás se recuperó, permanece enterrado en una fosa común anónima en algún lugar de esos parajes, junto con el cadáver de un maestro nacional, Dióscoro Galindo, y los de los banderilleros anarquistas Francisco Galadí y Joaquín Arcollas, ejecutados con él. Juan Luis Trescastro presumiría después de haber participado personalmente en los asesinatos, recalcando la homosexualidad de Lorca.
El 23 de abril de 2015 se hizo público un informe policial fechado el 9 de julio de 1965, basado en una investigación realizada ese mismo año, que corroboraba la ejecución de Lorca por las autoridades franquistas. En el informe se le acusaba de «socialista», amigo de Fernando de los Ríos, y «masón, perteneciente a la logia 'Alhambra', en la que adoptó el nombre simbólico de 'Homero'», y le atribuía «prácticas de homosexualismo y aberración». También afirma que fue condenado a muerte tras «haber confesado», aunque no especifica qué habría confesado. El informe fue redactado por la 3.ª brigada regional de investigación social de la Jefatura Superior de la Policía de Granada a petición de la hispanista francesa Marcelle Auclair, aunque nunca obtuvo respuesta, ya que el informe fue ocultado por la dictadura franquista. La existencia del dicho informe fue mencionada por primera vez por el periodista falangista Eduardo Molina Fajardo en su libro póstumo, Los últimos días de García Lorca (1983). Según Gibson, es evidente que Molina Fajardo había tenido acceso al informe policial.