Nato a Philadelphia nel 1880, all'età di sette anni si trasferisce con la famiglia a New York, nel quartiere di Brooklyn. Dopo gli studi secondari e i primi corsi di disegno industriale, frequenta il Ferrer Center ed entra in contatto con Alfred Stieglitz e gli ambienti dell'avanguardia newyorkese. Esordisce nel 1915 alla collettiva del "Modern Moviment in the American Art" e pochi mesi dopo espone nella sua prima personale alla Daniel Gallery di New York. Dopo le prime opere di ispirazione cubista avvia la sperimentazione di varie tecniche - collage, sculture e assemblaggi, pittura ad aerografo - e inizia a dedicarsi alla fotografia. Insieme a Duchamp e Picabia è il principale animatore del dadaismo newyorkese e promotore di numerose iniziative, dalla fondazione della Società degli artisti indipendenti (1916), alla pubblicazione della rivista "New York Dada" (1921). Nascono in questa fase i primi "oggetti d'affezione", tra cui il celebre Enigme d'Isidore Ducasse. Nel 1921 si trasferisce a Parigi, dove ritrova Marcel Duchamp, e nello stesso anno ha una personale alla Librairie Six. Realizza i primi Rayographs, che pubblica nel volume Champs délicieux (1922) con prefazione di Tristan Tzara. Dopo la partecipazione al Salon Dada, che si tiene nel 1922 alla Galerie Montaigne, lavora al film Retour à la raison e si lega al gruppo dei surrealisti, con i quali espone alla Galerie Pierre nel 1925 e in tutte le mostre successive. Rimane a Parigi fino al 1940, affermandosi come uno dei migliori interpreti della poetica surrealista, con dipinti, assemblaggi d'oggetti, film d'artista e sperimentazioni fotografiche, continuando ad esporre sia in Europa che in America. Dopo lo scoppio della guerra si reca negli Stati Uniti, dove rimane fino al 1951. Durante il soggiorno negli USA realizza il ciclo delle Shakespearian Equations e collabora al film di Richter Dreams That Money Can Buy. Tornato a Parigi, continua la sperimentazione fotografica, la creazione di dipinti e oggetti d'affezione. Nel 1959 l'Institute of Contemporary Art di Londra gli dedica una grande antologica e due anni dopo gli è conferita la medaglia d'oro per la fotografia alla Biennale di Venezia. Nel 1964 Arturo Schwarz presenta la sua prima personale in Italia, e a partire dal 1969 l'artista espone nello Studio Marconi. Nel 1970 si tiene una grande retrospettiva itinerante in varie sedi d'Europa, che si inaugura al Museum Boymans van Beuningen di Rotterdam. L'artista muore a Parigi il 18 novembre 1976.