曾用名雲澤、雲時雨，１９０６年１２月２３日生於內蒙古土默特左旗，蒙古族。１９２３年夏進北平蒙藏學校學習。同年１２月加入中國社會主義青年團。１９２５年９月轉為中國共産黨黨員。１９２５年１０月進蘇聯莫斯科中山大學學習。１９２８年初畢業後，在莫斯科東方大學、中山大學做教學翻譯工作。１９２９年６月回國。同年７月，參加組織中共西蒙工委，歷任工委組織委員、書記。  

    抗日戰爭時期，任蒙旗獨立旅政治部代理副主任，地下黨委書記。１９３８年４月任中共綏蒙工委委員。同年５月任國民革命軍新編第三師政治部代理主任。１９４１年８月赴延安，任延安民族學院教育長、陜甘寧邊區政府民族事務委員會主任。

    抗日戰爭勝利後，歷任綏蒙政府主席，中共晉察冀邊區中央局委員，中共內蒙古工作委員會書記，內蒙古自治運動聯合會主席兼軍事部部長，內蒙古軍政學院院長，內蒙古自治學院院長。１９４７年至１９４９年，任中共內蒙古工委書記，內蒙古自治區人民政府主席，內蒙古軍區司令員兼政委，中共中央東北局委員。

    建國後，歷任中央人民政府委員，政務院委員，國防委員會委員，中央民族事務委員會黨組書記、副主任、主任，中央民族學院院長，華北行政委員會委員，中共中央華北局副書記，中共中央內蒙古分局書記，綏遠省人民政府主席。１９５４年後，歷任國務院副總理，中共內蒙古自治區黨委第一書記、自治區人民委員會主席，內蒙古軍區司令員兼政委，內蒙古大學校長，中共中央華北局第二書記，內蒙古自治區政協主席。１９７５年、１９７８年當選為第四屆、第五屆全國人大常委會副委員長。１９７８年當選為第五屆全國政協副主席。１９７７年—１９８２年任中共中央統戰部部長。１９８３年當選為中華人民共和國副主席。１９８８年當選為第七屆全國人大常委會副委員長。

    是中共第七屆中央候補委員，第八屆中央委員、政治局候補委員，第十至十二屆中央委員，第十一屆和十二屆中央政治局委員。

    １９５５年被授予上將軍銜，榮獲一級解放勳章。

    １９８８年１２月８日在北京逝世。

    １９９２年１２月２３日，烏蘭夫紀念館在呼和浩特落成開館。２０００年１０月烏蘭夫紀念館被命名為全國愛國主義教育示範基地。１９９９年６月，由國家主席江澤民題寫書名的《烏蘭夫文選》正式出版。