1902년 7월 7일 경기도 고양군 한지면에서 가난한 선비의 셋째 아들로 태어났다. 1917년 배재고보에 입학한 박세영은 1학년 때부터 문우 송영과 함께 ≪새누리≫라는 문집을 발간하며 본격적인 문학 수업을 시작한다. 1922년 배재고보를 졸업하고, 연희전문학교(지금의 연세대학교)에 입학하나 곧 중퇴한다. 같은 해 4월 중국 상해의 혜령 영문 전문학교에서 수학하며 남경, 천진, 만주 지역을 주유한다.
중국 유학 시절 박세영은 고보 동창생 송영이 간행하던 사회주의 문화 운동 단체 “염군사”의 기관지 ≪염군≫ 1호에 원고를 보내는 등 사회주의 문학 운동에 관심을 보이는데, 이는 당시 그가 머물던 곳들이 중국 사회주의 운동의 근거지였다는 사실과 무관하지 않은 것으로 보인다. 이러한 정황에 따라 이 시기는 시인 박세영의 본격적인 사회주의 문학 운동을 위한 예비적 기간으로 추정된다. 특히 사회주의 사상에 대한 그의 관심은 일차적으로 이 무렵에 생성된 것이라 할 수 있다. 그러나 이때만 하더라도 박세영의 시는 계급적 당파성을 띤 프로문학과는 일정한 거리를 유지하고 있었다. 오히려 이 시기 그의 시들은, 식민지 조국을 떠나 이국에서 느끼는 고향에 대한 그리움과 자연 경치에 대한 서글픔을 동반한 막연한 현실 인식이 주조를 이룬다. ＜양자강(揚子江)＞, ＜강남(江南)의 봄＞, ＜해빈(海濱)의 처녀(處女)＞, ＜포구 소묘(浦口素描)＞ 등 중국 체험을 배경으로 쓰인 시편들은 이러한 사실을 분명하게 보여 준다.

1924년에 귀국한 박세영은 송영, 이기영, 윤기정, 박영희, 이적효, 임화 등과 교유하면서 자연스럽게 사회주의 문학 운동 단체인 조선프로예맹에 가담한다. 특히 이 과정에서 그는 임화, 박아지 등과 함께 카프의 아동문학 기관지 ≪별나라≫의 책임 편집을 맡는 등 프로문예운동에 적극적으로 관여한다. 또한 1931년에는 김창술, 권환, 임화, 안막과 함께 합동 시집인 ≪카프 시인집≫을 간행하고, 이후 모교인 배재고보에 근무하기도 한다.

1945년 해방이 되자 박세영은 카프의 비해소파로서 같은 해 12월에 조직된 조선문학가동맹에서 주도적으로 활약한다. 또한 이듬해에는 권환, 김용호, 박아지, 박석정, 안완순, 윤곤강, 이주홍, 이찬, 이합, 조벽암, 조영출과 함께 우리문화사에서 해방 기념 시집 ≪횃불≫(‘저자 대표’는 박세영으로 되어 있다)을 간행한다. 그러나 12인 공동 시집 ≪횃불≫ 간행을 전후한 이 무렵 그는 이른바 제1차 월북파로 월북한다. 월북 직후 그는 1946년 3월 25일에 결성된 북한 사회주의 문학 단체인 북조선문학예술총동맹에 가담한다. 아울러 1947년에는 북한의 애국가를 작사해 김일성의 극찬을 받기도 한다. 박세영이 작사한 ＜애국가＞는 현재까지도 북한의 국가(國歌)로 불리고 있다.

1950년대 북한에서의 박세영은 시기별로 전개되는 북한의 문예 창작 방법론의 지침을 일정하게 따르면서, 한편으로는 당의 정책에 부응하는 작품들을 지속적으로 창작한다. 가령 한국전쟁을 전후한 시기에 발표한 ＜쏘련 군대는 오는가＞, ＜숲 속의 사수 임명식＞, ＜나도 쓰딸린 거리를 건설한다＞ 등의 작품들과 김일성 우상화 작업의 일환으로 항일 무장 투쟁사를 형상화한 서사시 ＜밀림의 역사＞는 대표적인 것으로 평가되고 있다. 1960년대에는 이러한 공로를 인정받아 조국평화통일위원, 북한최고인민회의대의원, 문예총중앙위원 등 북한 문예 조직의 요직을 두루 거치며 1989년 사망할 때까지 북한 시단의 구심으로 활약해 온 것으로 전해진다.

이제까지 간행된 박세영의 시집은 1938년 별나라사에서 간행된 첫 시집 ≪산제비≫를 비롯해 ≪진리≫, ≪나팔수≫, ≪밀림의 역사≫, ≪승리의 나팔≫, ≪룡성시초≫, 여기에 ≪박세영 시선집≫을 더해 도합 7권 정도로 알려져 있다.