1894年1月20日、新潟県小千谷町に小千谷銀行主、西脇寛蔵の三男として生まれる。小千谷中学卒業後、画家を志して上京し、藤島武二門下にはいるが、画学生の放埒な生活になじめず、画業を断念。慶應理財科（現在の経済学部）に進む。同級の野坂参三に触発されてマルクスを読んだが、卒論「社会科学としての経済学」は全文ラテン語で書いた。
ジャパンタイムスに入社するが、病のためにすぐに退社。郷里で療養した後、田舎の生活に嫌気がさして再び上京。慶應予科で教鞭をとった後、1922年、古代・中世英語をおさめるために渡英。オックスフォード大で学ぶかたわら、おりから勃興したエリオット、ジョイスらの新しい文学の潮流に身を投じ、ジョン・コリアー、ヴァイズらと親交を結ぶ。英語で詩作をはじめ、1925年、ロンドンで"Spectrum"を刊行して帰国。
翌年、慶應文学部の教授に就任。「三田文学」、「詩と詩論」でダダイズム、シュールレアリスムを精力的に紹介する一方、学生だった瀧口修蔵、佐藤朔らを啓発し、1929年には『馥郁タル火夫ヨ』を創刊する。この年、『超現実主義詩論』を、翌年『シュルレアリスム文學論』を刊行。1933年には日本語としては最初の詩集『Ambarvalia』を上梓し、実作者としても評価を確かなものとする。言語的実験を試みる一方、古典古代の意匠を借りた晴朗な抒情詩はいわゆる「前衛文学」とは一線を画すが、戦争の激化とともに詩作から遠ざかり、和漢の古典の研究に没頭する。
敗戦後の1947年、『Ambarvalia』を改稿した『あむばるわりあ』と『旅人かへらず』で詩壇に復帰。東洋的な愁いをたたえた典雅な詩風はモダニズムと古典の融合を高い次元で実現した。1953年の『近代の寓話』、1956年の『第三の神話』、1960年の『失われた時』と一作ごとに新たな詩境を開拓していった。1973年、American Academy of Arts and Sciencesの外国人名誉会員に選ばれる。
1982年6月5日、死去。98歳だった。