본관은 전의(全義). 호는 죽사(竹史)·고암(顧菴). 출생지는 충청남도 홍성. 출신지는 충청남도 예산. 1924년 서울로 올라와 김규진(金圭鎭)에게 묵화를 사사하였다.
1924년부터 조선미술전람회 선전(鮮展)에 묵죽(墨竹)을 비롯하여 묵매(墨梅)·묵란(墨蘭) 등 사군자 그림으로 거듭 입선하였다. 1938년부터는 수묵담채(水墨淡彩: 먹색을 기본으로 하여 여러 가지 색을 엷게 가하는 채색법)의 사실적 풍경화를 그리기 시작하였다.
1944년까지 조선미술전람회에 출품, 계속 입선과 특선에 오르며 전통 화단에 확고히 진출하였다. 1938년 새로운 그림 수업을 위하여 일본에 건너가 동경에 머무르면서 가와바타화학교(川端畫學校)와 혼고회화연구소(本鄕繪畫硏究所)에서 일본 화법과 양화의 기초를 익히며 그림의 기량을 넓혔다. 그러면서 1939년부터 1944년까지 동경의 일본화원전(日本畫院展)에 참가, 입선과 특선을 하는 등 작품 활동을 보였다.
1945년 8·15광복 직전에 귀국하여 배렴(裵濂)·장우성(張遇聖)·김영기(金永基)·이유태(李惟台)·조중현(趙重顯) 등과 전통 회화의 새로운 방향을 탐구한다는 모임으로 단구미술원(檀丘美術院)을 조직하여 1946년부터 동인전을 가졌다.
그리고 조선미술가협회의 상임 위원이 되기도 하였다. 이 시기부터 현대적 수묵화 작업으로 자연 풍경과 향토적인 인물 풍경 또는 동물·새 등의 소재를 주제로 삼은 독특한 붓놀림의 창작성을 시도하기 시작하였다. 이는 1950년대의 분방하고 자유로운 독자풍으로 이어졌다.
1957년 조선일보사 주최 제1회 현대작가초대미술전에 참가하고, 다음 해에도 초대를 받는 등 현대적인 작가상을 스스로 확립하였다. 1958년에 국제적 도전으로 부부 관계였던 제자 화가 박인경(朴仁京)과 더불어 독일을 거쳐 프랑스의 파리에 정착하였다. 그리고 그간의 수묵화 한계를 과감히 벗어난 서구(西歐) 미학의 콜라즈(collage)로 파격적인 변신을 하였다.
서울에서 가져간 화선지 외에 버려진 모든 종이를 재질 삼아 콜라즈로 형상시키고 바탕도 무엇이든 이용한 실험적인 조형 행위는 먹물 또는 은근한 색상 부여로 동양적인 정신성과 은밀한 형상 창조로 이내 국제적 평가와 주목을 받게 되었다. 그 작품들은 1965년 무렵까지 ‘콤포지시옹(Composotion)’이라는 단일 명제가 붙여졌다. 파리와 독일·스위스·덴마크 등지의 여러 화랑 및 미술관에서 그 작품들이 초대 전시되었다.
그 뒤의 약 10년간을 작가 스스로 ‘사의적 추상 시기(寫意的抽象時期)’, 그리고 그에 이은 1980년대 초기까지를 ‘서예적 추상 시기(書藝的抽象時期: 흔히 문자 추상이라 한다.)’로 작화(作畫) 의도와 조형적 표상성의 창조적 변화와 집중성을 나타내었다. 그 모두가 동양적 표현 정신과 밀착된 특질로서 국제적 위상을 실현시켰다.
개인적이며 시대적인 아픔도 있었다. 6·25 전쟁 때 월북한 아들 관계로 베를린에서 북한 공작원과 만난 것이 반공법에 위반되어 1967년 서울로 유인된 뒤 무기징역을 선고받고 투옥된 것이었다. 1969년에 특별 사면으로 풀려나 파리로 돌아갔다. 그러나 1977년에도 파리에서 피아니스트 백건우(白建宇)와 영화배우 윤정희(尹靜姬) 부부의 북한 납치 미수 사건의 배후로 몰려 곤욕을 치렀다. 그 후 우리나라와 관계를 단절하고 1983년프랑스에 귀화하였다.
1981년부터는 우리나라의 민주화 투쟁을 주제로 삼은 ‘시위 군중’ 소재의 대대적인 수묵화 연작에 주로 열중하였다. 2000년에 서울 평창동에 이응노미술관이 개관했으나 2005년 폐관되고, 2007년에 대전에 이응노미술관이 개관했고 2012년에 대전시와 위·수탁 협약이 체결되었다.