Plaths föräldrar var tysk- och biologiläraren Otto Plath och Boston University-studenten Aurelia Schober. Fadern dog när Plath var åtta år gammal, vilket påverkade hennes diktning och hennes förhållande till män. Plath började skriva dagbok vid 11 års ålder och var en populär och duktig elev i skolan. Hon fick ett stipendium till kvinnoskolan Smith College, där hon ägnade sig mycket åt sitt skrivande och läste poeter som Dylan Thomas, Wallace Stevens, W.H. Auden och John Crowe Ransom. Hon fick också en skönlitteraturtävling som gav henne möjligheten att resa till New York som tidskriftens gästredaktör.
Plath genomförde sitt första självmordsförsök i augusti 1953 och blev inlagd på mentalsjukhus, där hon fick elchocker och psykoterapi. Hon fick senare ett Fulbright-stipendium till studier vid Cambridge-universitetet i England, där hon träffade poeten Ted Hughes, som hon gifte sig med 1956. Äktenskapet var stormigt och Hughes lämnade Plath 1962 för en annan kvinna, Assia Gutmann Wevill.
Plath tillbringade en del tid på mentalsjukhus igen och skrev samtidigt på det som skulle bli hennes enda roman, Glaskupan. Boken gavs ut den 14 januari 1963 under pseudonymen Victoria Lucas, bara några veckor innan Plaths självmord. Hon lämnade mjölk och kakor till sina två barn och gasade ihjäl sig själv med hjälp av ugnen. Plaths liv präglades av djupa depressioner och spekulationer kring hennes självmord har varit många.