1931'de Erzincan'da doğdu. Zaza Alevi asıllıdır. Babasının ismi Hüseyin, annesinin ismi ise Gülbeyaz'dır. Çocukluğunun ilk yıllarını Erzincan şehrinde geçirdi. 1938'de Dersim İsyanı sonrasında ailesi Bilecik'e sürgün edildi. İlkokula İstanbul Beyoğlu'nda başlayan Süreya üçüncü sınıfta Bilecik'te eğitim hayatına devam eder. Daha sonra babasına haber vermeden parasız yatılı sınavına girer ve Haydarpaşa Lisesi'ni kazanarak oradan mezun olur. Ankara Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi maliye ve iktisat bölümü'nü bitirdi. Maliye Bakanlığı'nda müfettiş yardımcılığı ve müfettişlik, darphane müdürlüğü, Kültür Bakanlığı'nda kültür yayınları danışma kurulu üyeliği, Orta Doğu İktisat Bankası yönetim kurulu üyeliği ve 25 yılı aşkın Türk Dil Kurumu üyeliği görevlerinde bulunmuştur. Yayınevlerinde danışmanlık, ansiklopedilerde redaktörlük, çevirmenlik yaptı.

Ağustos 1960'tan itibaren yalnızca dört sayı çıkarabildiği Papirüs dergisini Haziran 1966- Mayıs 1970 arası 47, 1980-1981 arası iki sayı daha çıkardı. Pazar Postası, Yeditepe, Oluşum, Türkiye Yazıları, Politika, Yeni Ulus, Aydınlık, Saçak, Yazko Somut, 2000'e Doğru gibi yayın organlarında şiir ve yazılarını yayımladı.

İkinci yeni hareketinin önde gelen şair ve kuramcılarından sayılan Cemal Süreya'nın ilk şiiri "Şarkısı Beyaz" Mülkiye dergisinin 8 Ocak 1953 tarihli sayısında yayımlanmıştır. Geleneğe karşı olmasına rağmen geleneği şiirinde en güzel kullanan şairlerden birisiydi. Kendine özgü söyleyiş biçimi ve şaşırtıcı buluşlarıyla, zengin birikimi ile, duyarlı, çarpıcı, yoğun, diri imgeleriyle ikinci yeni şiirinin en başarılı örneklerini vermiştir. Ölümünden sonra adına bir şiir ödülü düzenlendi. 1997'de de Cemal Süreya arşivi yayımlandı.

Cemal Süreya 38 sürgününü bir şiirinde şöyle anlatıyordu:
Bizi kamyona doldurdular,
Tüfekli iki erin nezaretinde,
Sonra o iki erle yük vagonuna doldurdular,
Günlerce yolculuktan sonra bir köye attılar,
Tarih öncesi köpekler havlıyordu."

Ülkü Tamer onun için şu dizeleri yazmıştır:
Tanrı
Bin birinci gece şairi yarattı,
Bin ikinci gece cemal'i,

Bin üçüncü gece şiir okudu tanrı,
Başa döndü sonra,
Kadını yeniden yarattı.

Süreyya olan soyadını değiştirmesi
Süreya'nın üvey kızı Gonca Uslu'nun aktardığına göre iddiaya girmeyi çok seven şair arkadaşıyla bir telefon numarası üzerine iddiaya girmiş, kaybederse soyadındaki "y" harfinden birini sildireceğini söylemiş. İddiayı kaybetmiş ve Süreyya olan soyadını Süreya olarak değiştirmiş "Süreya" soyadı ilk kez 1956 yılında yayımlanan "Elma" şiirinde görüldü.