1902년 일본 고베에서 태어났다. 오사카약학전문학교를 졸업하고 약국에서 일하면서 틈틈이 작품을 투고하다가 1926년 일본 추리소설의 아버지 에도가와 란포의 권유로 출판사 하쿠분칸에 입사, 편집자로 일하기 시작했다. 이후 《신청년新青年》 《탐정소설探偵小説》의 편집장을 역임하였고, 1932년 퇴사한 후 전업 작가의 길로 들어섰다.
제2차 세계대전 종전 직후 추리소설 전문지 《보석宝石》에 발표한 《혼진 살인 사건》으로 제1회 탐정작가클럽상(현 일본추리작가협회상) 장편 부문에서 수상하였으며, 《문예춘추文藝春秋》에 역대 일본 최고의 미스터리로 선정된 《옥문도》를 비롯하여 《이누가미 일족》 《팔묘촌》 《여왕벌》 《악마의 공놀이 노래》 등 긴다이치의 활약상을 그린 걸작들을 차례로 발표하였다. 잠시 절필하기도 했으나 1976년에 영화 [이누가미 일족]이 대성공을 거두면서 요코미조 세이시 붐이 폭발적으로 일어났고 이를 계기로 거장으로서의 재평가가 이루어졌다. 문고본만으로 판매량 1억 부를 넘어섰으며, 그가 창조해낸 긴다이치 고스케는 일본의 국민 탐정으로 불린다. 1981년에 영면, 오늘날까지 일본 본격 추리소설의 거장으로 추앙받고 있다.