Nacque fra l'87 e l'84 a.C. nel territorio della città di Verona, quasi certamente a Sirmione, nella villa paterna sul lago di Garda.
Il padre era un ricco patrizio che spesso ospitava magistrati romani. In questo modo il giovane Catullo conobbe Clodia, moglie del proconsole per il territorio cisalpino fra il 62 ed il 61 a.C., Quinto Metello Celere, e se ne innamorò.
Clodia era sorella di Cicerone.
Catullo le dedicò i suoi versi più famosi nei quali la chiama Lesbia per paragonarla a Saffo, versi che ci sono giunti nella raccolta dei Carmina, formata da 116 componimenti di vario genere.
La raccolta contiene anche i Carmina Docta, di gusto alessandrino, influenzati dalla scuola neoterica.
Sui vent'anni Catullo si trasferì a Roma dove condusse vita brillante negli ambienti intellettuali e mondani.
Dopo alcuni anni si avvide di non essere più amato da Clodia (che probabilmente non aveva mai pienamente condiviso la passione di lui) e decise di abbandonare Roma.
Nel 57 accompagnò il pretore Memmio in Bitinia e durante questo viaggio entrò in contatto con le culture orientali.
Tornato a Roma compose i suoi poemi più sofisticati: Attis, Epitalamio di Peleo e Tetide.
Forse malato di mal sottile, morì verso i trent'anni nel 54 a.C.
I resti della villa romana di prima età imperiale visibili a Sirmione e denominati "Grotte di Catullo" non appartengono alla casa del poeta che, pure, ebbe una villa in quei luoghi.
A Sirmione Catullo dedicò una breve poesia.