1905年1月16日、北海道松前郡炭焼沢村で生まれる。本名は
小樽中学校をへて、1922年、小樽高等商業学校(現在の小樽商科大学)に入学。藤村の詩に感動し、早くから詩作をはじめたが、一学年上にいた小林多喜二、高浜虚子の長男の年尾らとのつきあいはなかった。
卒業後、新設の市立小樽中学校の英語教諭となるが、2年後、上京の口実を作るために受験した東京商大(現在の一橋大學)に合格。一年間、教師をつづけて学費をためた後、上京。この間、第一詩集
東京商大では内藤濯のフランス文芸思潮ゼミナールのただ一人の学生となる。北川冬彦の紹介で同じ下宿屋にはいったことから、梶井基次郎、三好達治、瀬沼茂樹ら、「青空」の関係者と親交をむすぶ。ジョイスをいち早く紹介し、当時最先端だった
欧米の新文学を紹介する一方で、1932年には第一評論集
大戦中、北海道に疎開し、徴用で工場勤めを経験するが、1946年に東京にもどり、
1950年、『チャタレイ夫人の恋人』完訳版を刊行するが、検察庁は猥褻文書と決めつけ、伊藤を起訴する。日本ペンクラブと文芸家協会は伊藤を支持し、全面対決する。翌年から「チャタレイ裁判」がはじまり、1957年に最高裁が上告を棄却するまで、6年を費やす。最終的には訳者・出版者とも有罪とする二審判決が確定するが、この間の事情は記録小説
1954年、女優の失踪劇をシニカルに描いた『火の鳥』がベストセラーになり、月丘夢路主演で映画化される。1955年、青年時代を回顧した自伝小説
伊藤は文芸批評でも一家をなし、西欧文学の該博な知識を背景に、日本近代文学の特殊性を批判にした。特に、1948年刊行の『小説の方法』と、そのエッセンスをしるした「逃亡奴隷と仮面紳士」は、私小説が「文壇」という現世放棄した文士たちの共同体で成立した日本特有の事情をあきらかにし、以後の私小説理解に多大な影響をあたえた。
1969年11月15日、胃癌で死去。65歳だった。1952年から