Būsimasis rašytojas gimė Tokijuje, valstybės tarnautojo Adzusa Hiraoka šeimoje. Iki 12 metų berniuką augino aristokratiškų šaknų turėjusi senelė, atskyrusi jį nuo tėvų. Ji įskiepijo jam meilę literatūrai ir teatrui bei gimtosios šalies tradicijoms, tačiau izoliavo jį nuo kitų vaikų ir draudė žaisti lauke. Dominuojanti senelės asmenybė padarė didelę įtaką tolimesniam Mišimos gyvenimui.
1931 m. jis įstojo į elitinę Gakusiuin mokyklą Tokijuje. Būdamas 16 metų parašė savo pirmąjį kūrinį „Žydintys miškas“. 1944-1947 m. studijuodamas Tokijo universitete įgijo advokato specialybę, tačiau pagal profesiją dirbo mažiau nei metus ir nuo to laiko visiškai atsidavė literatūrai.
1949 m. pasirodęs debiutinis rašytojo romanas „Kaukės išpažintis“ šokiravo Japonijos visuomenę savo atvirumu, seksualumu, dramatizmu ir tuo, jog buvo paliesta tema, apie kurią pokario Japonijos visuomenėje nebuvo priimtina viešai kalbėti – homoseksualumas. Tai nulėmė didelį romano populiarumą bei pelnė kritikų palankumą. „Kaukės išpažintis“ – vienas garsiausių autoriaus romanų tiek Japonijoje, tiek už jos ribų. Knygoje pasakojama iš pirmojo asmens perspektyvos, autorius paliečia tokias temas, kaip asmenybės formavimasis, savojo „aš“ paieškos, meilė ir disharmonija su supančiu pasauliu, proto ir jausmų kova, drąsa ir drovumas, mirties išaukštinimas ir jos baimė. Romanas iš dalies yra autobiografinis, jame labai atvirai pasakojama apie laipsnišką autoriaus savo seksualinės orientacijos suvokimą.
Nuo 1955 m. Mišima pradėjo domėtis nacionaliniais kovos menais – kendo, karatė, taip pat kultūrizmu ir boksu, o sekinančio treniruočių režimo laikėsi visą likusį savo gyvenimą.
1958 m. rašytojas vedė Joko Sugijamą, žinomo klasikinės japonų tapybos meistro Jasuši Sugijama dukrą, su kuria susilaukė dviejų vaikų.
Daugelį savo kūrinių Mišima pradėdavo rašyti nuo paskutinės eilutės. Užrašius finalinį epizodą, rašytojui nebūdavo sunku sugalvoti vientisą siužetą, vedantį prie pabaigos. Panašiai jis rašė ir savo gyvenimo knygą. Tvirtai apsisprendęs pasidaryti charakirį, jis ilgai ieškojo efektingų šio veiksmo detalių.
1970 m. lapkričio 25 d. jis, kartu su keturiais savo įkurtos sukarintos „Skydo draugijos“ nariais, oficialaus vizito pretekstu apsilankė pas Ičigajos regiono karinės stovyklos komendantą. Patekę į būstinę, jie paėmė komendantą įkaitu. Po to rašytojas išėjo į balkoną ir pasakė apačioje susirinkusiems kariams iš anksto paruoštą kalbą, turėjusią įkvėpti juos ankstesnės, imperialistinės Japonijos atkūrimui, iš esmės – revoliucijai. Tačiau Mišima buvo nušvilptas, galiausiai per triukšmą jo visai nebesigirdėjo. Tuomet, kai tapo aišku, jog perversmas nepavyko, jis grįžo atgal į kambarį, kur įvykdė ritualinę savižudybę persirėždamas pilvą tanto peiliu. Kita ritualo dalis – galvos nukirtimas – buvo patikėta „Skydo draugijos“ nariui Masakacu Moritai, tačiau šiam neužteko ryžto ir po kelių bandymų jis perdavė kataną Hirojasu Kogai. Tuomet Morita taip pat pasidarė sepuku, jam irgi asistavo Koga. Prieš mirtį Jukio Mišima paliko pinigų dalyvavusių narių, kurie visi buvo studentai, teisinei gynybai. Šie buvo nuteisti ketveriems metams kalėti, tačiau paleisti po kelių mėnesių už gerą elgesį.
Nors savo gyvenimo pabaigai rašytojas pradėjo ruošti bent prieš metus, tačiau niekas, išskyrus „Skydo draugijos“ narius, apie tai nenutuokė. Mišimos biografas Johnas Nathanas mano, jog perversmas buvo tik dingstis ritualinei savižudybei, apie kurią rašytojas mąstė jau seniai.
Jukio Mišima per savo gyvenimą parašė 34 romanus, apie 50 pjesių, 25 trumpas istorines knygas, bent 30 esė, vieną libretą bei keletą kitų žanrų kūrinių. 1988 m. leidykla „Šinčiošia“ įkūrė jo vardo premiją rašytojo atminimui pagerbti.
