Происходил из древнего дворянского рода, отец — Николай Львович Батюшков (1753-1817). Годы своего детства провел в родовом имении — селе Даниловское. Семи лет от роду он потерял мать, которая страдала душевной болезнью, по наследству перешедшей к Батюшкову и его старшей сестре Александре.
В 1797 его отдали в Петербургский пансион Жакино, откуда в 1801 он перешел в пансион Триполи. На шестнадцатом году жизни (1802) Батюшков оставил пансион и занялся чтением русской и французской литературы. В это же время он близко сошелся со своим дядей, известным Михаилом Никитичем Муравьевым. Под его влиянием занялся изучением литературы древнего классического мира и стал поклонником Тибулла и Горация, которым он подражал в первых своих произведениях. Кроме того, под влиянием Муравьева Батюшков выработал в себе литературный вкус и эстетическое чутье.
В Петербурге Батюшков познакомился с представителями тогдашнего литературного мира. Особенно близко сошелся он с Г. Р. Державиным, Н. А. Львовым, В. В. Капнистом, А. Н. Олениным, Н. И. Гнедичем. В 1805 в журнале «Новости литературы» публикуется его стихотворение «Послание к стихам моем» — первое выступление Батюшкова в печати. Поступив в департамент министерства народного просвещения, Батюшков сблизился с некоторыми из своих сослуживцев, которые примыкали к карамзинскому направлению и основали «Вольное общество любителей словесности».
В 1805 в журнале «Новости литературы» публикуется его стихотворение «Послание к стихам моем» — первое выступление Батюшкова в печати.
В 1807 Батюшков записался в народное ополчение (милицию) и принял участие в прусском походе. В битве под Гейльсбергом он был ранен и должен был отправиться лечиться в Ригу. В следующем 1808 году Батюшков принял участие в войне со Швецией, по окончании которой вышел в отставку и поехал к родным, в село Хантоново Новгородской губернии. В деревне он скоро начал скучать и рвался в город: впечатлительность его стала почти болезненной, все больше и больше овладевала им хандра и предчувствие будущего сумасшествия.
В самом конце 1809 года Батюшков приехал в Москву и скоро благодаря своему таланту, светлому уму и доброму сердцу сыскал себе добрых друзей в лучших сферах тогдашнего московского общества. Из тамошних литераторов наиболее сблизился он с В. Л. Пушкиным, В. А. Жуковским, П. А. Вяземским и Н. М. Карамзиным. Годы 1810 и 1811 прошли для Батюшкова отчасти в Москве, где он приятно проводил время, отчасти в Хантонове, где он хандрил. Наконец, получив отставку от военной службы, он в начале 1812 отправился в Петербург и при помощи Оленина поступил на службу в Публичную Библиотеку; жизнь его устроилась довольно хорошо, хотя его постоянно тревожила мысль о судьбе его семейства и его самого: скорого повышения по службе нельзя было ожидать, а хозяйственные дела шли все хуже и хуже.
Между тем армия Наполеона вступила в пределы России и стала приближаться к Москве. Батюшков снова поступил на военную службу и в качестве адъютанта генерала Раевского вместе с русской армией совершил поход 1813-1814, окончившийся взятием Парижа.
Пребывание за границей имело большое влияние на Батюшкова, который там впервые познакомился с немецкой литературой и полюбил ее. Париж и его памятники, библиотеки и музеи тоже не прошли бесследно для его впечатлительной натуры; но скоро он почувствовал сильную тоску по родине и, посетив Англию и Швецию, вернулся в Петербург. Через год он окончательно бросил военную службу, поехал в Москву, затем в Петербург, где он вошел в Арзамас и принял активное участие в деятельности этого общества.
Памятник К. Н. Батюшкову, установленный в г. Вологда 28 мая 1987 года.
В 1816-1817 Батюшков готовит к печати свою книгу «Опыты в стихах и прозе», которую затем издает Гнедич. Книга благожелательно была встречена критикой и читателями.
В 1818 Батюшков достиг давно желаемой цели: он был определен на службу в неаполитанскую русскую миссию. Поездка в Италию была всегда любимой мечтой Батюшкова, но, отправившись туда, он почти сейчас же почувствовал невыносимую скуку, хандру и тоску. К 1821 ипохондрия приняла такие размеры, что он должен был оставить службу и Италию.
В 1822 расстройство умственных способностей выразилось вполне определенно, и с тех пор Батюшков в течение 34 лет мучился, не приходя почти никогда в сознание, и наконец скончался от тифа 7 июля 1855 в Вологде; похоронен в Спасо-Прилуцком монастыре, в пяти верстах от Вологды. Еще в 1815 Батюшков писал Жуковскому о себе следующие слова: «С рождения я имел на душе черное пятно, которое росло, росло с летами и чуть было не зачернило всю душу»; не предвидел бедный поэт, что пятно не перестанет расти и так скоро совсем помрачит его душу.