سیمین خلیلی معروف به سیمین بهبهانی در ۲۸ تیر ۱۳۰۶ در تهران به دنیا آمد. وی فرزند عباس خلیلی (شاعر و نویسنده و مدیر روزنامه اقدام) و فخرعظما ارغون بود. میرزا حسین میرزاخلیل مشهور به میرزا حسین خلیلی تهرانی که از رهبران مشروطه بود، عموی پدر او و پدربزرگ او علامه ملاعلی رازی خلیلی تهرانی بودند. پدرش عباس خلیلی (۱۲۷۲ نجف - ۱۳۵۰ تهران) به دو زبان فارسی و عربی شعر می‌گفت و حدود ۱۱۰۰ بیت از ابیات شاهنامه فردوسی را به عربی ترجمه کرده بود و در ضمن، رمان‌های متعددی را هم به رشتهٔ تحریر درآورد که همگی به چاپ رسیدند.
مادر او فخرعظما ارغون (۱۲۷۷–۱۳۴۵ ه.ش) دختر مرتضی قلی ارغون (مکرم‌السلطان خلعتبری) از بطن قمرخانم عظمت‌السلطنه (فرزند میرزا محمدخان امیرتومان و نبیرهٔ هدایت‌الله خان فومنی) بود. فخر عظمی ارغون فارسی و عربی و فقه و اصول را در مکتبخانه خصوصی خواند و با متون نظم و نثر آشنایی کامل داشت و زبان فرانسوی را نیز زیر نظر یک مربی سوئیسی آموخت. او همچنین از زنان پیشرو و از شاعران موفق زمان خود بود و در جمعیت نسوان وطنخواه عضویت داشت و مدتی هم سردبیر روزنامهٔ آیندهٔ ایران بود. او همچنین عضو کانون بانوان و حزب دموکرات بود و به‌عنوان معلم زبان فرانسه در آموزش و پرورش خدمت می‌کرد. پدر و مادر سیمین که در سال ۱۳۰۳ ازدواج کرده بودند، در سال ۱۳۰۹ از هم جدا شدند و مادرش با عادل خلعتبری (مدیر روزنامهٔ آیندهٔ ایران) ازدواج کرد و صاحب سه فرزند دیگر شد.
سیمین بهبهانی در سال ۱۳۲۵ با حسن بهبهانی ازدواج کرد و به نام خانوادگی همسر خود شناخته شد. وی از این ازدواج دو پسر با نام‌های علی و حسین و یک دختر به نام امید دارد. ابوالحسن تهامی‌نژاد دوبلور و صداپیشهٔ ایرانی، داماد اوست.
سیمین بهبهانی در سال ۱۳۴۹ از حسن بهبهانی جدا شد و در همان سال با منوچهر کوشیار، که در دوران دانشجویی با او آشنا شده‌بود، ازدواج کرد. کوشیار تیرماه ۱۳۶۳ در اثر عارضهٔ قلبی درگذشت.
نشسته از چپ (ردیف اول): سیمین بهبهانی، مهدی اخوان ثالث، ابوالحسن نجفی، محمدعلی سپانلو و شهرزاد سپانلو؛ ایستاده: اسماعیل نوری‌علا؛ نشسته از چپ (ردیف دوم): نعمت آزرم، حسن پستا، محمود مشرف آزاد تهرانی، ۱۳۵۹
او سال‌ها در آموزش و پرورش با سمت دبیری کار کرد. سیمین بهبهانی سی سال (از سال ۱۳۳۰ تا سال ۱۳۶۰) تنها به تدریس اشتغال داشت و شغلی مرتبط با رشتهٔ حقوق را قبول نکرد.
در سال ۱۳۴۲ خورشیدی او از اعضای اصلی انجمن ادبی ایران درآمد و جزو معدود زنان عضو این انجمن قرار گرفت.
در ۱۳۴۸ به عضویت شورای شعر و موسیقی درآمد. سیمین بهبهانی، هوشنگ ابتهاج، نادر نادرپور، یدالله رؤیایی، بیژن جلالی و فریدون مشیری این شورا را اداره می‌کردند. سیمین بهبهانی پیش از انقلاب ۱۳۵۷ مدتی عضو شورای موسیقی رادیو و تلویزیون ملی ایران بود. او برای رادیو ترانه هم شعر می‌سرود. او در سال ۱۳۵۷ عضویت در کانون نویسندگان ایران را پذیرفت.
در ۱۳۷۸ سازمان جهانی حقوق بشر در برلین مدال کارل فون اوسی یتسکی را به سیمین بهبهانی اهدا کرد. در همین سال سازمان دیده‌بان حقوق بشر نیز جایزه لیلیان هیلمن / داشیل هامت را به وی اعطا کرد. در سال ۱۳۸۶ نخستین دورهٔ جایزهٔ بیتا برگزار و جایزه به سیمین بهبهانی اهدا شد.
در ۷ شهریور ۱۳۹۲ جایزهٔ یانوش پانونیوش (Janus Pannonius) از سوی انجمن قلم مجارستان، در شهر پچ کشور مجارستان با حضور سیمین به وی اهدا شد. این جایزه شامل تندیس و پنجاه هزار پوند بود. در این مراسم، فرزانه میلانی مترجم آثار سیمین به زبان انگلیسی نیز حضور یافت.
سیمین شعر معروف «دوباره می‌سازمت وطن» را در سال ۱۳۵۹ سرود. این ترانه توسط داریوش اقبالی خوانندهٔ ایرانی اجرا شد و همچنین شعر امشب اگر یاری کنی با صدای لیلا فروهر در سال ۱۳۹۱ اجرا شد.
باراک اوباما رئیس‌جمهور ایالات متحده آمریکا در پیامی تلویزیونی به ایرانیان به مناسبت فرارسیدن نوروز ۱۳۹۰، ترجمه‌ای انگلیسی از غزل دوباره می‌سازمت وطن سیمین بهبهانی را خواند.
قدمعلی سرامی از دوستان سیمین بهبهانی شعر وی را اینگونه توصیف کرده‌است: «سیمین همان‌طور که نتوانست از شعر اجتماعی و غزل یکی را برگزیند و ناگزیر غزل خود را به اجتماع پیوند زد، نتوانست از میان نو و کهن نیز یکی را برگزیند؛ بنابراین کوشید تا این دو را نیز در هم بیامیزد و این آمیزش در غزل‌های او با ظرافت صورت گرفته‌است، منتهی در غزل‌های این دو مجموعهٔ پسین، سیمین قالب را از قدما وام گرفت و محتوا و اندیشه‌ها و مضامین را از روزگار خویش. او به‌جای این‌که قالب این خشت را در آتش بیفکند و خشت نو از قالب دیگر بزند، قالب کهنه را نگه داشت؛ اما خشت نو زد، به همین دلیل غزل‌های او به غزل‌های شاعران نوپردازی همچون نادر نادرپور، فریدون توللی و سایه نزدیک‌تر است تا به غزل‌های کهنه‌سرایان این سال و زمانه.
سیمین بهبهانی در سال ۱۳۶۷ و در بحبوحهٔ اعدام دسته‌جمعی زندانیان عقیدتی سیاسی ایران در تابستان ۱۳۶۷ شعری را با عنوان "ای مادران" سرود.
سیمین بهبهانی در تجمع اعتراضی جنبش زنان ایران در پارک دانشجو مورد حملهٔ مأموران نیروی انتظامی قرار گرفت. وی از مأموری که او را مورد ضرب و شتم قرار داده بود، به قوه قضائیه شکایت کرد اما در نهایت به گفتهٔ نسرین ستوده، وکیل سیمین بهبهانی «پرونده بسته شد»
سیمین بهبهانی در تاریخ ۱۰ شهریور ۱۳۸۷، در اعتراض به «لایحه حمایت از خانواده» به‌همراه جمعی از فعالان حقوق زنان در مجلس شورای اسلامی حضور یافت و خطاب به نماینده‌ای گفت: «آقا جان من به شما رأی ندادم، چون اصلاً مجلس شما را قبول ندارم، اما آمده‌ام این‌جا به شما بگویم که به مردمی که به‌تان رأی داده‌اند، خیانت نکنید و اجازه ندهید مجلس لایحه‌ای را تصویب کند که به ضد زنان ایران است».
بهبهانی، در روز ۱۷ اسفند ۱۳۸۸، هنگامی که قرار بود برای انجام معالجات پزشکی و سخنرانی در روز جهانی زنان به پاریس برود، با ممانعت مأموران امنیتی روبرو شد. مأموران با توقیف گذرنامه‌اش در فرودگاه، به او اعلام کردند که «ممنوع‌الخروج است». و سپس بازداشت و بازجویی شد، آنهم در سن ۸۲سالگی، در حالی‌که تقریباً نابینا شده بود
سیمین بهبهانی تا هنگام مرگ، ریاست افتخاری هیئت امنای کتابخانه صدیقه دولت‌آبادی را بر عهده داشت.
سیمین بهبهانی که به‌علت بیماری قلبی ریوی در بیمارستان پارس تهران بستری بود، از ۱۵ مرداد در کما به سر می‌برد و سرانجام ساعت یک بامداد روز سه‌شنبه، ۲۸ مرداد ۱۳۹۳ خورشیدی، در سن ۸۷ سالگی درگذشت. پیکر او با حضور مردم و ادیبان و هنرمندان از مقابل تالار وحدت تشییع شد و در بهشت زهرا در مقبرهٔ خانوادگی و کنار پدرش به خاک سپرده شد.
دوباره می‌سازمت وطن اگر چه با خشت جان خویش
ستون به سقف تو می زنم، اگر چه با استخوان خویش
دوباره می بویم از تو گُل ، به میل نسل جوان تو
دوباره می شویم از تو خون، به سیل اشک روان خویش
دوباره ، یک روز روشنا، سیاهی از خانه میرود
به شعر خود رنگ می زنم، ز آبی آسمان خویش
اگر چه صد ساله مرده ام، به گور خود خواهم ایستاد
که بردَرَم قلب اهرمن ، ز نعره ی آنچنان خویش
کسی که « عظم رمیم» را دوباره انشا کند به لطف
چو کوه می بخشدم شکوه، به عرصه ی امتحان خویش
اگر چه پیرم ولی هنوز، مجال تعلیم اگر بُوَد
جوانی آغاز می کنم کنار نوباوگان خویش
حدیث حب الوطن ز شوق، بدان روش ساز می کنم
که جان شود هر کلام دل، چو برگشایم دهان خویش
هنوز در سینه آتشی ، بجاست کز تاب شعله اش
گمان ندارم به کاهشی ، ز گرمی دمان خویش
دوباره می بخشی ام توان، اگر چه شعرم به خون نشست
دوباره می سازمت به جان، اگر چه بیش از توان خویش
سیمین بهبهانی