Sevgi Soysal 30 Eylül 1936 tarihinde doğdu.
Aslen Selanik'li mimar-bürokrat bir babayla Alman bir annenin altı çocuğundan üçüncüsü olarak büyüyen Sevgi Soysal 1952'de Ankara Kız Lisesi'ni bitirdikten sonra Ankara Üniversitesi Dil Tarih Coğrafya Fakültesi'nde Arkeoloji okudu.
1956 yılında şair ve çevirmen Özdemir Nutku ile evlendi, birlikte Almanya'ya gittiler. Göttingen Üniversitesi'nde arkeoloji ve tiyatro derslerini izlemeye başladı. 1958'de Türkiye'ye döndü. 1960 ile 1961 tarihlerinde Ankara'da Alman Kültür Merkezi ve İrtibat Bürosu'nda ve Ankara Radyosu'nda çalıştı. Bu dönemde, toplum karşısında bireyin tedirginliğini öne çıkaran ‘‘yeni gerçeklik'' akımından izler taşıyan öykü ve yazıları "Dost", "Yelken", "Ataç", "Yeditepe" ve "Değişim" dergilerinde yayımlandı.
1961'de Ankara Meydan Sahnesi'nde Haldun Dormen'in yönettiği "Zafer Madalyası" adlı oyunda tek kadın rolünü oynadı. İlk öykü kitabı Tutkulu Perçem, 1962 yılında yayımlandı. "Zafer Madalyası" oyununda tanıştığı Başar Sabuncu ile 1965'te evlendi. Aynı yıl TRT'de program uzmanı olarak çalışmaya başladı. 1965-1969 yılları arasında "Papirüs" ve "Yeni Dergi"'de öyküleri yayımlandı. Bu arada tezini vererek arkeoloji diplomasını aldı. Teyzesi Rosel'in kişiliğinden yola çıkarak, birbirine bağlı öykülerden oluşan "Tante Rosa"'yı yazdı. Kadın-erkek ilişkisi ve evlilik temasını işlediği ilk romanı "Yürümek"le TRT Sanat Ödülleri Yarışması Başarı Ödülü'nü kazandı.
12 Mart dönemi, Sevgi Soysal'ın hayatı ve yazarlığı üzerinde derin izler bırakan bir dönem oldu. Yürümek, müstehcenlik gerekçesiyle toplatıldı ve Sevgi Soysal, kısa bir tutukluluk ardından TRT'den ayrılmak zorunda kaldı. Anayasa profesörü Mümtaz Soysal'la, Soysal'ın komünizm propagandası yaptığı gerekçesiyle tutuklu kaldığı Mamak Cezaevi'nde evlendi. Siyasal nedenlerle tekrar tutuklandı ve sekiz ay Yıldırım Bölge'de, iki buçuk ay da sürgüne gönderildiği Adana'da kaldı. Cezaevinde yazdığı Yenişehir'de Bir Öğle Vakti adlı romanıyla 1974 yılında Orhan Kemal Roman Armağanı'nı kazandı. Adana'da sürgünde bulunan bir kadının başından geçen olaylar etrafında 12 Mart'ı eleştirdiği romanı Şafak, 1975'te yayımlandı. Bu dönemde Anka Haber Ajansı ve Sosyalist Kültür Derneği'nin kuruluşunda rol aldı. Politika gazetesinde tefrika edilen cezaevi anıları Yıldırım Bölge Kadınlar Koğuşu başlığıyla kitaplaştırıldı
Yakalandığı kanser hastalığı nedeniyle 1975 sonbaharında bir göğsü alındı. Hastalık izlenimlerini ve 12 Mart sonrası değişimi anlatan öykülerini topladığı Barış Adlı Çocuk, 1976'da yayımlandı. Eylül 1976'da bir ameliyat daha geçirdi ve tedavi için eşiyle birlikte Londra'ya gitti. Üzerinde çalıştığı son romanı Hoşgeldin Ölüm'ü tamamlayamadan 22 Kasım 1976'da İstanbul'da 40 yaşında öldü. Yeni Ortam ve Politika gazetelerine yazdığı yazılar, Bakmak (1977) adlı kitapta toplandı.