Poeta, tradutor, ensaísta e professor, nasce em São Paulo, irmão mais velho do também poeta, tradutor e ensaísta Augusto de Campos (1931). Em 1950, publica seu primeiro livro de poesias, O Auto do Possesso, pelo Clube de Poesia de São Paulo, ligado à chamada Geração de 45, com a qual rompe no ano seguinte. Em 1952, com o irmão Augusto e o poeta e ensaísta Décio Pignatari (1927), forma o grupo Noigandres e edita a revista-livro homônima. Em 1956, participa da organização da Exposição Nacional de Arte Concreta no Museu de Arte Moderna de São Paulo – MAM – que, um ano depois, é montada no saguão do Ministério da Educação e Cultura – MEC – no Rio de Janeiro. Em 1958, publica, em Noigandres 4, o Plano-piloto para Poesia Concreta, novamente com seu irmão Augusto e Décio Pignatari, que, juntos, lançam, em 1965, o livro Teoria da Poesia Concreta. Em 1976 lança a antologia de seus poemas, Xadrez de Estrelas. É leitor junto à Cátedra de Filosofia (Estética) do Prof. Max Bense (Universität Stuttgart) em 1964. Em 1972, recebe a bolsa Guggenheim e defende a tese de doutorado Morfologia do Macunaíma na Faculdade de Filosofia, Letras e Ciências Humanas da Universidade de São Paulo – FFLCH/USP. No ano seguinte, assume a cadeira de Semiótica da Literatura no programa de pós-graduação em Comunicação e Semiótica da Pontifícia Universidade Católica de São Paulo – PUC/SP, onde permanece até 1989, recebendo o título de professor emérito em 1990. Atuou como professor visitante nas Universidades do Texas (Austin, 1971 e 1981) e Yale (New Haven, 1978).
Em 1999, as universidades de Oxford e Yale, em homenagem aos 70 anos do poeta, dedicam-lhe o simpósio “On Transcreation: Literary Invention, Translation and Poetics”. Como tradutor de poesia, especializa–se na obra de autores de vanguarda, como o poeta norte-americano Ezra Pound (1885 – 1972) e o romancista irlandês James Joyce (1882 – 1941), sendo criador da associação brasileira dos amigos de James Joyce, responsável pela comemoração do Bloomsday, em São Paulo. Faz transcriações da poesia japonesa e chinesa, Dante, Mallarmé, Maiakovski, Homero, além de livros da Bíblia. Após seu falecimento, em 2003, o acervo de 35.000 volumes de sua biblioteca pessoal é doado pela família à Casa das Rosas, rebatizada de Casa das Rosas – Espaço Haroldo de Campos de Poesia e Literatura.