名惟富，通称市之丞，1689～1691年前后改名浩临，1692年以后称光琳，另有方祝、积翠、涧声、道崇、青青、寂明等别号。生、卒于京都。吴服店雁金屋第5代传人尾形宗谦的次子，弟弟尾形乾山擅长陶艺和绘画。在喜爱能乐、茶道、书法和绘画的父亲宗谦的影响下，自幼学习能乐、绘画。1687年父亲去世，30岁的光琳虽分得大量家产，但由于财产管理不善，很快就亏空了。39岁时立志当画家。1701年在赞助人二条纲平的帮助下，44岁的光琳任法桥，正式开始了作为画家的生涯。

关于光琳的师承没有确切的文献记载。一般认为他曾跟随江户狩野派传人山本素轩学画。最初光琳只是根据雇主的要求画一些狩野派、土佐派风格的画。不过，不久光琳便积极吸收工艺手法创作出了《燕子花图屏风》。在这幅作品中，他使用染织的漏花纸板，仅仅使用蓝、绿两种颜色进行表现。不过，此类工艺性较强的绘画似乎并不受当时有教养的京都商人和贵族的欢迎，于是光琳也绘制了一些以中国典故为题材的绘画，如《太公望图屏风》等。1704年光琳初下江户，宝永（1704～1711）年间多次往返于江户与京都，为富裕的商家作画，也临摹过一些雪舟的绘画。在1697年之后的一段时间内，光琳获得了银座商人中村内藏助的资助，作品《中村内藏助像》《杜鹃花图》《波涛图屏风》等都诞生在这一时期。

由于赞助人中村内藏助受刑流放，晚年的光琳生活依然窘迫。不过，这一时期却是他画家生涯中最充实的时期。光琳应雇主要求临摹了俵屋宗达的《风神雷神图屏风》《桧枫图屏风》等，这对他日后的创作产生了很大的影响。他还陆续创作了《孔雀立葵图屏风》《八桥图屏风》《红白梅图屏风》等琳派的代表性杰作。其中《红白梅图屏风》已经成为日本美术的象征之一。光琳不但将工艺手法融入了绘画，还留下了一些精彩的工艺作品，如漆器《八桥莳绘砚盒》《波图乱盒》、手绘和服《白绫地秋草模样小袖》以及与弟弟乾山合作的陶器等。现存光琳的水墨画多集中于晚年时创作，代表作品有《竹梅图屏风》《维摩图》《竹虎图》《波上飞燕图》等。