生于兵库，卒于东京。出身于音乐世家，父亲是大提琴演奏家，母亲是钢琴教师。5岁起随母亲学钢琴，中学开始师从平尾贵四男、池内友次郎学习作曲，从小就显露出作曲才华。16岁时以《钢琴奏鸣曲》获得第19届室内乐作曲比赛第一名，翌年以《小提琴奏鸣曲》获得该赛的第二名，1951年又以《三重奏》获得第一名，成为作曲界少有的连续三年获奖者。1954～1957年在美国朱利亚德音乐学院学作曲。留学期间他的作品又连续多次获奖。20世纪60年代是一柳慧创作风格的变化期。1960～1961年连续举行了多场系列作品音乐会，在纽约引起了人们的瞩目。

1961年一柳慧从美国回国后与J.凯奇一同在日本举办的音乐会对日本作曲界产生了巨大的文化震撼。同年8月在大阪召开的第一届现代音乐节中举办的题为“美国前卫音乐特集”音乐会，同年11月在草月艺术中心举行的题为“草月当代·系列”的一柳慧个人作品音乐会。这两次音乐会通过凯奇与一柳慧的作品系统地介绍了图形乐谱及不确定性的音乐，引起了强烈的反响。他的室内乐《北海道》（1962）、《生命·音乐》（1966）等在音乐界曾引起了“凯奇震撼”的冲击效应。70年代，一柳慧的创作进入了第二个转换期。钢琴作品《钢琴·多媒体》（1972）、《时间·反复》（1976）中运用了简约音乐的手法将不同的音乐时间象征着东西方两个“层面”，一个以固定不变的简约音型持续进行，而另一个则在一定范围内作变化性的音型流动，它们交织、流动、呼应、缠绵，表现出音乐在不同层面上的“时空”哲理关系。一柳慧的创作一直走在时代的前端，对日本实验性作曲家产生了较大的影响。他的代表作还有小提琴协奏曲《循环的风景》（1983）、第二钢琴协奏曲《冬天的肖像》（1987）、交响诗《柏林连诗》（1988）等。曾四次获尾高奖、每日艺术大奖（1989）、京都音乐大奖，以及由法国政府授予的文化勋章（1985）等。