１８８３年高村光雲の長男として、東京に生まれる。１９０２年東京美術学校彫刻科を卒業し、研究科に残り、０５年には西洋画科に移る。１９０６年渡米し、アートスチューデンツ・リーグに学ぶ。このころ荻原守衛を知る。１９０９年にはロンドン、パリを経て帰国し、岸田劉生らとフューザン会を結成する。１９１４年長沼智恵子と結婚。このころより彫刻に専念する。１９１６年「ロダンの言葉」翻訳刊行。１９４５年空襲によりアトリエを焼失し、岩手県花巻に疎開する。１９４７年帝国美術院会員に推挙されるが辞退。１９５３年記念碑「みちのく」が十和田湖畔に完成する。同年日本芸術院会員に推挙されるが辞退。１９５６年東京の中西利雄のアトリエで死去。彫刻家、画家、詩人であり、また評論家としても活躍した光太郎は、西洋の美術理論・思想を翻訳して日本に紹介し、日本の近代美術の理論面を支える役割を果たした。ロダンが制作した数多くの手や腕が完成作のための一部分であったのに対し、光太郎はそれだけで完結した作品とみなしていた。「手」は仏像の手印に興味を持っていたころの作品で、自分の手を見ながら作ったといわれている。（「日本近代彫刻の一世紀　写実表現から立体造形へ」図録　１９９１年）