Trần Tuấn Khải là người làng Quang Xán, xã Mỹ Hà, huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định, xuất thân là nhà nho nghèo, có truyền thống yêu nước. Cha ông là Trần Khải Thụy, đỗ cử nhân khoa thi Hương tại Nam Định năm Canh Tý (1900). Năm lên 6 tuổi, ông bắt đầu học chữ Hán với cha. Nhờ mẹ ông cũng là người thuộc nhiều ca dao, thi phú, lại hết lòng dạy dỗ con, vì vậy mới 12 tuổi, ông đã biết làm đủ các thể thơ bằng chữ Hán.

Năm Giáp Dần (1914), cha ông lâm bệnh mất tại nơi nhiệm sở. Khi ấy, Trần Tuấn Khải vừa đúng 19 tuổi và cũng vừa lấy vợ được một năm. Qua năm 1919, ông trở lại làng Quang Xán dạy học, được ít tháng ông lại xuôi ngược khắp miền Bắc, rồi đưa vợ ra Hà Nội. Nhưng ít lâu sau, thấy chồng ghét cảnh náo nhiệt, bà Khải bán nhà đến mua một trang trại ở ấp Thái Hà, ven đô Hà Nội.

Năm 1921, ông xuất bản tập thơ thứ nhất Duyên nợ phù sinh I, được giới văn chương đương thời chú ý. Năm sau, ông được mời vào Ban biên tập nhật báo Khai Hóa tại Hà Nội và nhận lời viết giúp cho nhiều báo khác. Đến khi ông cho xuất bản Bút quan hoài I, gồm nhiều bài bi tráng, được nhiều người hoan nghênh, thì Pháp ra lệnh cấm lưu hành và tàng trữ tập thơ đó (1927).

Mấy lần, Trần Tuấn Khải định xuất dương mà không thành: 1915-1916: dự định qua Đông Hưng (Trung Quốc), 1927: dự tính sang Pháp. Nhà cầm quyền Pháp dò la biết ông có ý định trên, đồng thời có đến liên hệ các nhà cách mạng, như Phan Bội Châu, Huỳnh Thúc Kháng ở Huế và những nhà hoạt động lưu vong như Đào Trinh Nhất, Hoàng Tích Chu, Trần Huy Liệu, Nguyễn Trường Tam ở Sài Gòn...nên cho người lùng bắt ông. Nhờ có người báo tin, ông lẻn ra ẩn trốn nơi động Huyền Không trong dãy Ngũ Hành Sơn (Quảng Nam).

Năm 1932, tác phẩm Chơi xuân năm Nhâm Thân được xuất bản, nhưng ngay sau đó bị Pháp ra lệnh tịch thu, khám nhà rồi bắt giam Trần Tuấn Khải và chủ nhà sách Nam Ký. Ông bị giam hơn 2 tháng rồi bị kêu án 2 tháng tù treo về tội viết sách "phá rối trị an, xúi dân nổi loạn". Trong nhà giam Hỏa Lò, Trần Tuấn Khải gặp được Nghiêm Toản và nhiều nhà trí thức có tâm huyết khác [1].

Ra tù, vợ chết, con nhỏ chết. Chôn cất vợ con xong, ông trở về Thái Hà, lại bắt đầu viết bài cho các báo. Năm 1938, ông cưới người vợ thứ họ Nguyễn, Ông có được sáu cô con gái và hai con trai. con gái[2] (nhà thơ Lan Hinh)( Trần Thị Lan), nhà thơ Mai Hồng Khương (Trần Thị Mai Hương), Trần Thị Ngọc Bảo, Trần Thị Ngọc Dung, Trần Thị Ngọc Khanh, và Trần Thị Băng Thanh, và con trai là Trần Quốc Tuyền, và Trần Quốc Lăng.

Năm 1947, ông đem theo con tản cư đến Nho Quan, nhưng đến năm 1954 thì di cư vào Nam, làm việc tại Thư viện Quốc gia, Viện Khảo cổ, chuyên viên Hán học tại Nha văn hóa và các báo Đuốc Nhà Nam, Văn hóa nguyệt san, Tin văn...

Năm 1966, ông cùng một số trí thức tiến bộ ký tên yêu cầu chính quyền Việt Nam Cộng hòa trực tiếp hiệp thương với Mặt trận Dân tộc giải phóng miền Nam nhằm vãn hồi hòa bình, nên bị buộc nghỉ việc[3]. Sau đó, ông là chủ tịch danh dự lực lượng bảo vệ văn hoá dân tộc năm 1966 – 1967[3].

Sau ngày 30 tháng 4 năm 1975, ông giữ chức cố vấn Hội Văn nghệ Thành phố Hồ Chí Minh từ 1975 cho đến khi mất vì bệnh già tại cư xá Trần Quốc Toản (cư xá Liberty của Pháp), hưởng thọ 88 tuổi (1983).