1901年出生于湖南省长沙县板仓。其父杨昌济是闻名三湘的学者，他思想先进，杨开慧虽为女儿身，但父亲也为她取了名、字、号。

1904年，杨昌济怀着救国救民的抱负，远涉重洋去留学，杨开慧在母亲向振熙的抚养下度过了童年。

1908年，杨开慧破例进入长沙第四十初级小学，杨开慧成为该校第一批女学生，也是班上年龄最小的学生。

1913年，杨昌济从国外归来，任教于长沙湖南省立第一师范。毛泽东、蔡和森、萧子升等经常去杨家向老师请教各种救国救民的大道理。正是在这其间，杨开慧第一次见到毛泽东。从迁居长沙到杨昌济病逝，杨开慧没有再进入学校，一直在家里由父亲指导自学。当毛泽东等来家向父亲请教时，她总是搬一条小凳坐在旁边，听他们谈论治学、做人之道，研讨朝代兴衰，探寻救国救民真理。毛泽东和杨开慧日渐熟悉。

1918年6月，杨昌济应聘为北京大学教授，举家北迁。同年秋，为了组织新民学会会员赴法勤工俭学，毛泽东第一次来到北京，前去看望老师杨昌济并在杨家小住，并经恩师介绍，在北京大学图书馆任助理员。毛泽东虽是暂住杨家，小师妹和他接触的机会却多了，正是这时毛泽东和杨开慧开始相爱。

1919年12月8日，毛泽东率驱张（敬尧）代表团第二次到了北京，也住在杨家。不久，杨昌济染病，杨开慧日夜侍于病榻之侧，并为父亲读书读报。每期《新青年》是必读之书，从这里，杨开慧汲取了许多新思想新道德。

1920年1月，杨昌济不幸病逝，北京和长沙的教育界都为杨昌济开了追悼会，毛泽东以半生半婿的身份参加守灵，帮助料理后事，父亲病逝后杨开慧随母亲、哥哥回湖南。

杨开慧回到长沙，得到父亲生前好友的关照，在李淑一父亲的帮助下进入教会学校福湘女中读书，和后来成为柳直荀烈士夫人的李淑一住在同一寝室。杨开慧在校期间不做礼拜，破坏校规，还经常出去搞学生运动，奔走于各校组织讲演队走上街头，宣传学联的主张。因此不久被保守的福湘女中开除。

1920年8月，毛泽东在长沙成立了文化书社，杨开慧得知书社缺经费后，还回家动员母亲把父亲去世时亲友们送的奠仪金，拿出一部分来支持毛泽东，同时她还参加了书社的工作。

1920年9月，杨开慧串联了福湘、周南两女校的5名女学生，毅然进入岳云男子中学，成为全省男子中学中第一批女学生。在湖南教育界、学界就妇女教育问题展开热烈讨论，“男女同校”成为讨论中的热门话题。要开风气之先，需有勇敢者带头，需要非凡的魄力和胆识。杨开慧想进男校，和毛泽东商量，毛泽东非常支持。

1920年冬，杨开慧加入中国社会主义青年团，成为湖南第一批团员。这年年末，她与毛泽东结婚。

1921年夏，毛泽东同何叔衡一起，赴上海参加中国共产党第一次全国代表大会。1922年初，杨开慧加入中国共产党。以党龄而论，杨开慧在女性中仅次于北大的缪伯英（何孟雄之妻），共产党第二个女党员的身份。中共“一大”后，毛泽东建立了中共湘区委员会，任区委书记，杨开慧负责区委的机要和交通联络工作，成了毛泽东的得力助手。他们把家安在了长沙市郊外清水塘22号，这也是区委所在地。她经常往来于文化书社、船山学社等党的秘密联络点，传送党的文件和指示，协助毛泽东收集资料，抄写文稿，同时照料毛泽东的生活起居，使他有精力从事日益繁重的革命工作，杨开慧当时把她母亲也接来跟着住在一起。

1922年，毛泽东创办了湖南青年图书馆，杨开慧主持图书馆的一切事务。同年10月，杨开慧生了第一个孩子，取名毛岸英。杨开慧一边带孩子，一边协助毛泽东工作。1923年4月，毛泽东到上海党中央工作，任中共中央组织部长。同年11月，次子毛岸青在板仓家中出生。1924年，杨开慧带着岸英和岸青两个孩子也来到了上海，并同向警予一起去纱厂组织女工夜校，为此还专门学习用上海话讲课。

1925年2月，随毛泽东回到韶山开展农民运动，协助毛泽东创办农民夜校，在农民夜校担任教员。她不仅一直照顾丈夫生活并带孩子，也帮助联络同志，还帮毛泽东找资料、抄写文章。

同年12月，离开韶山转往广州协助毛泽东收集、整理资料，编写文稿，负责联络工作。

1926年，随毛泽东在广州开展革命工作。

1927年初，毛泽东对湖南农民运动进行考察，杨开慧把大量的调查材料进行分类整理，工整地抄写下来。3月，毛泽东《湖南农民运动考察报告》在中共湖南区委机关报《战士》上首次刊登，里面也凝聚了杨开慧的心血。同年4月，三子毛岸龙在武昌出生。

“八七”会议后，毛泽东潜回湖南，赶到板仓看望在此隐蔽的妻子和三个孩子，又在杨开慧陪伴下潜入长沙，住进了岳父留下的那座挂着“板仓杨”匾额的房子。毛泽东日夜进行暴动的准备，杨开慧则照料着丈夫的生活。8月底，毛泽东去指挥秋收起义，行前嘱咐杨开慧照顾好孩子，参加一些农民运动。杨开慧给丈夫带上草鞋，要堂弟杨开明送一程，并叮嘱毛泽东最好扮成郎中（医生）。这次话别，是这对夫妇的永诀。此后，杨开慧独自带着孩子回到长沙板仓开展地下斗争。面对严重白色恐怖，在与上级组织失去联系的情况下，杨开慧参与组织和领导了长沙、平江、湘阴等地武装斗争，发展党的组织，坚持斗争整整3年。

1930年，红军两次攻打长沙。湖南军阀何键把对朱、毛红军的仇恨都发泄到杨开慧身上。他出了1000银元的赏格捉拿杨开慧。杨开慧在群众的掩护下，几次都逢凶化吉躲过了敌人的追捕，但在同年10月24日，杨开慧潜回板仓看望母亲和孩子，被军阀密探发现后被逮捕。

1930年11月14日，杨开慧于浏阳门外识字岭英勇就义，年仅29岁。