Винсент ван Гог родился в 11 часов утра 30 марта 1853 года в деревушке Грот-Зюндерт (Groot Zundert) в провинции Северный Брабант на юге Нидерландов, недалеко от бельгийской границы. Отцом Винсента был Теодор ван Гог, протестантский пастор, а матерью — Анна Корнелия Карбентус, дочь почтенного переплётчика и продавца книг из Гааги. Винсент был вторым из семи детей Теодора и Анны Корнелии. Имя своё он получил в честь деда по отцовской линии, который также всю свою жизнь посвятил протестантской церкви. Это имя предназначалось для первого ребенка Теодора и Анны, который родился на год раньше Винсента и умер в первый же день. Так Винсент, хотя и был рождён вторым, стал старшим из детей.

Четыре года спустя после рождения Винсента, 1 мая 1857 года, родился его брат Теодорус ван Гог (Тео). Помимо него, у Винсента был брат Кор (Корнелис Винсент, 17 мая 1867) и три сестры — Анна Корнелия (17 февраля 1855), Лиз (Элизабет Губерта, 16 мая 1859) и Вил (Виллемина Якоба, 16 марта 1862). Домашние помнят Винсента как своенравного, трудного и нудного ребёнка со «странными манерами», что было причиной его частых наказаний. По словам гувернантки, было в нем что-то странное, что отличало его от других: из всех детей Винсент был ей менее приятен, и она не верила, что из него может выйти нечто стоящее. Вне семьи, напротив, Винсент показывал обратную сторону своего характера — был тихим, серьёзным и задумчивым. Он почти не играл с другими детьми. В глазах односельчан он был добродушным, дружелюбным, предупредительным, сострадательным, милым и скромным ребёнком. Когда ему исполнилось 7 лет, он пошёл в деревенскую школу, но через год его забрали оттуда, и вместе со своей сестрой Анной он обучался дома, у гувернантки. 1 октября 1864 года он уезжает в школу-интернат в Зевенберген, 20 км от родного дома. Отъезд из дома причинил много страданий Винсенту, он не мог забыть этого, даже будучи взрослым. 15 сентября 1866 года он начинает обучение в другом интернате — колледже Виллема II в Тилбурге. Винсенту хорошо даются языки — французский, английский, немецкий. Там же он получал уроки рисования. В марте 1868 года, посреди учебного года, Винсент неожиданно бросает школу и возвращается в отчий дом. На этом заканчивается его формальное образование. О своём детстве он вспоминает так: «Моё детство было мрачным, холодным и пустым…»

В июле 1869 года Винсент устраивается на службу в Гаагский филиал крупной художественно-торговой фирмы Goupil & Cie, владельцем которого является его дядя Винсент («дядя Цент»). Там он получает необходимое обучение в качестве дилера. В июне 1873 года его переводят в Лондонский филиал Goupil & Cie. Благодаря ежедневному контакту с произведениями искусства Винсент начинает разбираться в живописи и ценить ее. Помимо этого, он посещает городские музеи и галереи, любуясь работами Жана-Франсуа Милле и Жюля Бретона. В Лондоне Винсент становится успешным дилером, и в возрасте 20 лет зарабатывает уже больше, чем его отец. Здесь же он влюбляется в дочь хозяйки дома, у которой он снимает комнату, Урсулу Лойер, но когда Винсент признается ей в своих чувствах, она отвергает его, объясняя это тем, что она уже помолвлена. Это событие потрясло и разочаровало Винсента; постепенно он теряет интерес к своей работе и обращается к Библии. В 1874 году Винсента переводят в Парижский филиал фирмы, но после трёх месяцев работы он снова уезжает в Лондон. Дела у него идут все хуже, и в мае 1875 он опять переводится в Париж. Здесь он посещает выставки в Салоне и Лувре. В конце марта 1876 года его увольняют из фирмы Goupil & Cie. Движимый состраданием и желанием быть полезным своим ближним, он решает стать священником.

В 1876 году Винсент возвращается в Англию, где он нашёл неоплачиваемую работу в качестве учителя в интернате в Рэмсгейте. В июле Винсент переходит в другую школу — в Айслворте (под Лондоном), где он выполняет работу учителя и помощника пастора. 4 ноября Винсент читает свою первую проповедь. Его интерес к Евангелию растёт, и он загорается идеей проповедовать беднякам.

На Рождество Винсент едет домой, и родители уговаривают его не возвращаться в Англию. Винсент остается в Нидерландах и в течение полугода работает в книжном магазине в Дордрехте. Эта работа ему не по душе; большую часть времени он проводит, делая наброски или переводя отрывки из Библии на немецкий, английский и французский. Пытаясь поддержать стремление Винсента стать пастором, семья посылает его в мае 1877 в Амстердам, где он поселяется у своего дяди — адмирала Яна ван Гога. Здесь он усердно занимается под руководством своего дяди Йоганесса Стрикера, уважаемого и признанного теолога, готовясь к сдаче вступительного экзамена в университет на отделение теологии. В конце концов он разочаровывается в учёбе, бросает свои занятия и в июле 1878 уезжает из Амстердама. Желание быть полезным простым людям направляет его в Протестантскую миссионерскую школу в Лакене под Брюсселем, где он проходит трёхмесячный курс проповеди.

В декабре 1878 его направляют на полгода миссионером в Боринаж, бедный шахтерский район на юге Бельгии. Видя нищету и безысходное положение шахтёров и их семей, Винсент отказывается от всех удобств и живёт подстать шахтёрам. Он спит на полу в полуразвалившейся, почти неотапливаемой лачуге, живёт впроголодь, раздаёт своё имущество нуждающимся и тратит свое жалованье на лекарства и еду для шахтёров. Руководство церкви шокировано таким непомерным участием Винсента в жизни шахтеров и немедленно освобождает Винсента от миссионерской деятельности за то, что он «подрывает достоинство духовенства». Несмотря на распоряжение, Винсент, слабый и больной, все-таки продолжает миссионерскую деятельность.

В 1880-х Ван Гог обратился к искусству, посещал Академию художеств в Брюсселе (1880—1881) и Антверпене (1885—1886), пользовался советами живописца А. Мауве в Гааге, с увлечением рисовал шахтёров, крестьян, ремесленников. В серии картин и этюдов середины 1880-х гг. («Крестьянка», 1885, Государственный музей Крёллер-Мюллер, Оттёрло; «Едоки картофеля», 1885, Государственный музей Винсента ван Гога, Амстердам), написанных в тёмной живописной гамме, отмеченных болезненно-острым восприятием людских страданий и чувства подавленности, художник воссоздаёт гнетущую атмосферу психологической напряжённости.

В 1886—1888 Ван Гог жил в Париже, посещал частную художественную студию, изучал живопись импрессионизма, японскую гравюру, синтетические произведения Поля Гогена. В этот период палитра Ван Гога стала светлой, исчезли землистого оттенка краски, появились чистые голубые, золотисто-жёлтые, красные тона, характерный для него динамичный, как бы струящийся мазок («Мост через Сену», 1887, Государственный музей Винсента ван Гога, Амстердам; «Папаша Танги», 1887, Музей Родена, Париж).

В 1888 году Ван Гог переехал в Арль, где окончательно определилось своеобразие его творческой манеры. Пламенный художественный темперамент, мучительный порыв к гармонии, красоте и счастью и, одновременно, страх перед враждебными человеку силами, находят воплощение то в сияющих солнечными красками юга пейзажах («Жатва. Долина Ла-Кро», 1888, Государственный музей Винсента ван Гога, Амстердам), то в зловещих, напоминающих ночной кошмар образах («Ночное кафе», 1888, частное собрание, Нью-Йорк); динамика цвета и мазка наполняет одухотворённой жизнью и движением не только природу и населяющих её людей («Красные виноградники в Арле», 1888, Государственный музей изобразительных искусств имени А. С. Пушкина, Москва), но и неодушевлённые предметы («Спальня ван Гога в Арле», 1888, Государственный музей Винсента ван Гога, Амстердам).

Напряжённая работа Ван Гога в последние годы сопровождалась приступами психической болезни, которая привела его в больницу для душевнобольных в Арле, затем в Сен-Реми (1889—1890) и в Овер-сюр-Уаз, где он покончил жизнь самоубийством 29 июля 1890 года, смертельно ранив себя выстрелом из пистолета. По словам брата Тео (Theo), который был при Винсенте в его смертные минуты, последними словами художника были: La tristesse durera toujours («Печаль будет длиться вечно»).

В честь Ван Гога назван кратер на Меркурии.