Nata il 25 gennaio 1882 e figlia di Leslie Stephen, celebre storiografo e critico, crebbe in un ambiente coltissimo, frequentato da artisti, letterati, storici e critici.
Secondo le regole della buona società vittoriana, venne educata privatamente.
Tramite il fratello Thoby, entrato a Cambridge nel 1899, strinse amicizia con i discepoli del filosofo G.E. Moore, gli «Apostoli» del Trinity College (tra essi B. Russell, G. Lytton Strachey, J.M. Keynes, L. Wittgenstein, E.M. Forster, D. Garnett, L. Woolf, C. Bell, R. Fry).
Nel 1904 i fratelli Stephen si trasferirono nel quartiere di Bloomsbury, dove, intorno a Thoby (morto nel 1906), a Virginia e a sua sorella Vanessa, gli ex Apostoli di Cambridge formarono il gruppo che venne chiamato Bloomsbury set, destinato a dominare per quasi un trentennio la vita intellettuale londinese. Virginia, che nel 1912 sposò Woolf, divenne uno dei membri più brillanti e importanti del gruppo.
Soggetta per tutta la vita a ricorrenti crisi depressive con passeggere manifestazioni di squilibrio mentale, poté condurre tuttavia un’esistenza normale, che si riflette nel felice matrimonio, nelle numerose amicizie (attestate dal vastissimo epistolario) e nella stessa attività letteraria.
Nel 1913 pubblica il suo primo romanzo, "La crociera" ("The voyage out"), e inizia il Diario (parzialmente pubblicato, col titolo Diario di una scrittrice, "A writer’s diary", nel 1953).
Nel 1917 collabora al «Times literary supplement», e fonda insieme al marito The Hoarth Press, dove usciranno, insieme a quasi tutte le opere della W., quelle di molti dei maggiori scrittori del tempo, come T.S. Eliot, K. Mansfield, E.M. Forster, R. Graves.
Nel 1919 pubblica il racconto Kew gardens; nel 1920 il romanzo "Giorno e notte" ("Night and day"); nel 1921 una raccolta di racconti, "Lunedì o martedì" ("Monday or tuesday"); nel 1922 il romanzo "La stanza di Giacobbe" ("Jacob’s room"); nel 1924 il saggio critico "Mr. Bennett e Mrs. Brown"; nel 1925 la raccolta di saggi intitolata "Il lettore comune" ("The common reader") e il romanzo "La Signora Dalloway" ("Mrs. Dalloway"). "Gita al faro" ("To the lighthouse") esce nel 1927 e, nel 1928, "Orlando". L’importante studio sociologico "Una stanza tutta per sé" ("A room of one’s own") è del 1929. Pubblica il romanzo "Le onde" ("The waves") nel 1931, anno della stesura di "Flush, vita di un cane" ("Flush"), le «memorie» del cane della poetessa Elizabeth Browning. Nel 1932 pubblica la seconda serie di saggi del "Lettore comune" e inizia il romanzo "Gli anni" ("The years"), che uscirà nel 1937. Segue il saggio "Le tre ghinee ("Three guineas", 1938).
Nell’estate del 1940, mentre si combatte la battaglia d’Inghilterra, la W. lavora al romanzo "Tra un atto e l’altro" ("Between the acts"), che viene terminato nel febbraio del 1941 e scrive anche "Roger Fry", un saggio dedicato all'amico e critico d'arte britannico. Un mese dopo la W., atterrita dai primi segni di una nuova grave crisi depressiva, si uccide.