Cecília Benevides de Carvalho Meireles nasceu no bairro da Tijuca, Rio de Janeiro, em 7 de novembro de 1901, filha dos açorianos Carlos Alberto de Carvalho Meireles, um funcionário de banco e Matilde Benevides Meireles, uma professora. Cecília Meireles foi filha órfã criada pela sua avó açoriana, D. Jacinta Garcia Benevides, natural da ilha de São Miguel. Aos nove anos, começou a escrever poesia. Frequentou a Escola Normal no Rio de Janeiro, entre os anos de 1913 e 1916 e estudou línguas, literatura, música, folclore e teoria educacional.

Em 1919, aos dezoito anos de idade, Cecília Meireles publicou o seu primeiro livro de poesias, Espectros, um conjunto de sonetos simbolistas. Embora vivesse sob a influência do Modernismo, apresentava ainda, na sua obra, heranças do Simbolismo e técnicas do Classicismo, Gongorismo, Romantismo, Parnasianismo, Realismo e Surrealismo, razão pela qual a sua poesia é considerada atemporal.

No ano de 1922 casou com o artista plástico português Fernando Correia Dias, com quem teve três filhas. O seu marido, que sofria de depressão aguda, suicidou-se em 1935. Voltou a casar-se no ano de 1940, quando se uniu ao professor e engenheiro agrónomo Heitor Vinícius da Silveira Grilo, falecido em 1972. De entre as três filhas que teve, a mais conhecida é Maria Fernanda que se tornou atriz.

Teve ainda importante actuação como jornalista, com publicações diárias sobre problemas na educação, área à qual se manteve ligada, tendo fundado, em 1934, a primeira biblioteca infantil do Brasil. Observa-se ainda o seu amplo reconhecimento na poesia infantil com textos como Leilão de Jardim, O Cavalinho Branco, Colar de Carolina, O mosquito escreve, Sonhos da menina, O menino azul e A pombinha da mata, entre outros. Com eles traz para a poesia infantil a musicalidade característica de sua poesia, explorando versos regulares, a combinação de diferentes metros, o verso livre, a aliteração, a assonância e a rima. Os poemas infantis não ficam restritos à leitura infantil, permitindo diferentes níveis de leitura.

Em 1923, publicou Nunca Mais… e Poema dos Poemas, e, em 1925, Baladas Para El-Rei. Após um longo período, em 1939, publicou Viagem, livro com o qual ganhou o Prêmio de Poesia da Academia Brasileira de Letras.Católica, escreveu textos em homenagem a santos, como Pequeno Oratório de Santa Clara, de 1955; O Romance de Santa Cecília e outros.

Em 1951 viajou pela Europa, Índia e Goa, e visitou pela primeira e única vez os Açores, onde na ilha de São Miguel contactou o poeta Armando César Côrtes-Rodrigues, amigo e correspondente desde a década de 1940.