诺罗敦·西哈努克1922年10月31日生于金边，系诺罗敦和西索瓦两大王族的后裔，已故诺罗敦·苏拉玛里特国王和哥沙曼·尼亚里丽王后之子。
他早年曾就读于越南西贡（今胡志明市）和法国巴黎，1941年4月被王位委员会推选为国王。1946年至1948年，他在法国索缪尔骑兵军事技术及装甲兵学院接受高等教育。1952年至1953年，他以柬埔寨国王身份向法国提出独立要求，并于1953年11月9日使柬埔寨获得完全独立。
1955年4月，西哈努克将王位让与其父苏拉玛里特后，开始组建“人民社会同盟”，并亲自担任该联盟主席至1970年。
1955年4月，他代表柬埔寨出席万隆亚非会议，并宣告柬埔寨为中立国。
1955年至1957年，他3次出任柬埔寨首相兼外交大臣，并于1956年2月至9月任柬埔寨王国驻联合国常任代表。
1956年，他与南斯拉夫总统铁托、阿拉伯联合共和国总统纳赛尔、印尼总统苏加诺和印度总理尼赫鲁共同签署了不结盟运动宣言，成为不结盟运动的缔造者之一。1958年7月，他再次出任柬埔寨首相。
1960年其父逝世后，西哈努克宣誓就任国家元首。
20世纪70年代，柬埔寨发生了历史性的悲剧。1970年3月，美国扩大侵略越南战争，鼓励柬埔寨内阁首相朗诺发动军事政变，推翻国家元首西哈努克，建立亲美叛国的反动政权。在这种情形下，中国领导人毛 泽 东、周恩来亲切接待了流亡到北京的西哈努克亲王，同意他及其家属长期留住北京。
在此期间，柬埔寨人民革命党总书记波尔布特也秘密来华访问。由于各种原因，他没能同西哈努克会面。周总理在会见波尔布特时表示，柬埔寨共 产 党应从国家前途出发，共同反对敌人，实现国家独立和民族解放。回国后，波尔布特马上召开中央会议，并以人民革命党的名义向西哈努克发来信函，表示愿同柬埔寨各派组织进行合作。
在中国的力促下，越南、老挝、柬埔寨的最高领导于1970年4月24日在广州举行印支三国四方首脑会议。我和外交部副部长韩念龙先期到达广州做准备，把会议地点确定在珠江畔的珠岛宾馆。参加会议的有越南总理范文同、南越民族解放阵线主席阮友寿、老挝爱国战线主席苏发努冯、柬埔寨民族统一阵线主席西哈努克、柬民族团结政府首相宾努。
会议期间，周恩来总理乘专机来到广州，同三国四方领导人进行了重要会谈。他提出五项建议：揭露美国扩大侵略越南的阴谋；印支三国人民要团结一致，争取独立和平，谴责朗诺进行政变，支持西哈努克为首的政权；印支三国要相互尊重，加强团结，和睦相处；呼吁东南亚和世界各国给予大力支持和帮助。三国领导人纷纷发言，支持周总理的主张，最后他们达成了《印支三国联合声明》。当晚，周总理在为他们举办的宴会上说，七亿中国人民是印支三国人民的坚强后盾，辽阔的中国领土也是印支三国的可靠后方！
会议结束后，西哈努克来到北京。那天正逢五一节，毛 泽 东主席在人民大会堂同西哈努克进行了长达两个小时的亲切交谈。西哈努克详细介绍了三国四方首脑会议的成绩，并真诚地表达了对中国政府的感激之情。毛主席说：“您不要这样说，我们欢迎你们常住北京，支持你们努力工作，尽可能协助你们的救国事业。我喜欢您的讲话，内容坦率，思想真诚，您好像有共 产 党党员的资格！”西哈努克哈哈大笑地说道：“毛主席！我真的不是共 产 党员，也不具备加入共 产 党的资格。为了民族解放和国家独立，我可以同国内共 产 党联合，共同抗击外国侵略！”
西哈努克提出建立民族统一阵线和联合政府的方针，得到中国、越南、老挝等国的支持。柬国内各派也十分赞赏，一些重要人物和流亡国外的人士纷纷来到北京。
1970年5月4日，西哈努克在北京钓鱼台宾馆举行了第一次全体会议。经过多次讨论，通过了民族统一阵线的政治纲领，推举西哈努克担任阵线主席。随后，民族统一阵线举行会议，决定成立民族团结政府，推举西哈努克继任国家主席，宾努为内阁首相，乔森潘为副首相兼国防部长，通过了12位内阁成员。为了避免外国媒体指责他们是流亡政府，会议决定将团结政府分为两部分，一部分设立在中国北京，负责外交事务，争取外国支援，配合国内的政治和军事战略；另一部分设在柬国内解放区，负责国内的战略和军事斗争。
柬埔寨在北京成立统一阵线和团结政府后，周总理指示外交部给他们选择一处办公地点。最后选择了位于海淀区的友谊宾馆。当年7月，民柬团结政府搬进友谊宾馆，柬埔寨国旗在门前高高升起。在为此举行的仪式上，西哈努克激动地说：“我衷心感谢周总理为我们政府安排了办公楼，这是民柬政府的大厦，面积很大，庄重豪华，比我们金边政府的办公楼还大，我们政府在此工作必然顺利。”周总理表示：中国大力支持柬埔寨在北京成立团结政府，并决定每年向他们提供500万元人民币的捐款，并提供警卫人员和汽车队。
西哈努克及其家属流亡中国以来一直住在钓鱼台宾馆五号楼。但是，当时中国正进行文化大革命，“四人帮”也在钓鱼台常住，警察密布，戒备森严，使外宾有所不便。为此，周总理要求外交部给他们选择一个新住址。几年前西哈努克访华时，曾住在东交民巷15号宾馆，那是清朝法国驻北京的公使馆。
1970年12月，东交民巷15号修缮一新，西哈努克和夫人等从钓鱼台搬迁到此处。外交部还在东面一座小楼上成立了接待处，协助西哈努克工作。
西哈努克和家人搬进东交民巷后，周总理和夫人到此亲临看望。他向西哈努克表示，这里居住条件不错，是独门独院，建议将此院改名为“柬埔寨元首府”。几天之后，一位西方记者到此宾馆采访西哈努克。记者问：“您是柬埔寨亲王，又是佛教人物，您在中国成立了流亡政府，您也想充当中国的傀儡吗？”西哈努克激动地怒斥那位记者：“你胡说八道！我绝不是中国的俘虏，更不是中国的傀儡。我在中国长期留住的原因是，中国支持我们反抗美国侵略，给了我们很大帮助。另一原因是，中华人民共和国的伟大领袖毛 泽 东和周恩来总理是我们尊重的好朋友！”
柬埔寨民族团结政府成立后，为支持他们的和平解放，中国政府同民柬团结政府每年都签署无偿军事援助的协议。当时，由于柬埔寨伪军控制着交通要道，中方运输武器准备的惟一通道就是著名的“胡志明小道”。这条道路从越南北方经过老挝南部进入柬埔寨东北部地区，全长1200多公里。周总理得知此项工程，便派方毅赴越南考察。经过多次踏访和会谈，中越双方达成协议。周总理决定，中方要同越方全面合作，进一步改建和扩建“胡志明小道”。随着道路的开通，车辆运输时间从半个月缩减到五天，中国政府派军事人员把武器装备和援助资金运送到柬埔寨。最初运输车辆只有几十部，后来猛增到1974年的1500辆，几年里中国援助柬埔寨的物资总金额达到几亿元人民币。1973年2月至4月，西哈努克曾从北京经过越南河内，经过这条“胡志明小道”回国。
1974年4月17日，民族统一阵线在柬埔寨取得全面胜利后，他就任民主柬埔寨国家主席。1976年4月，他辞去国家主席职务。
1975年4月17日，朗诺伪政权被打败，首都金边获得了彻底解放。
1975年8月，波尔布特派乔森潘到北京迎接西哈努克元首回归祖国。
毛主席和周总理嘱咐当时的党政主要负责人邓小平、叶剑英为西哈努克及其家人送行。西哈努克十分感谢地说：“中国给我们大量的、慷慨的、兄弟般的、无条件的、多形式的支援，使我们取得了历史性的胜利。我相信，今后中国仍然是我们柬埔寨的头等支持者！”在回国前夕，他特意写了一首歌曲《我亲爱的第二祖国》，歌词中写道：“啊！光荣伟大的中国，我向你致敬，我衷心热爱你，把你当作我的第二祖国！”
1981年3月，他成立争取柬埔寨独立、中立、和平与合作民族团结阵线，并亲自担任主席至1989年8月27日。
1982年7月9日，他就任民主柬埔寨（1990年2月3日改名为柬埔寨）主席。1991年7月17日，他被推举为柬埔寨全国最高委员会主席。同年10月23日，他率柬埔寨全国最高委员会全体成员出席巴黎会议，并签署了“关于全面政治解决柬埔寨冲突的协定”。11月14日返回金边后，他被柬埔寨四方一致拥戴为国家元首。
1993年6月14日，柬制宪会议通过决议，完全恢复西哈努克亲王在1970年3月18日违宪政变前的一切权力和地位，并授予他国家元首的所有权力。同年9月24日，柬埔寨颁布新宪法，恢复君主立宪制。同日，王位委员会一致选举西哈努克为国王、终身国家元首。2004年10月6日，西哈努克国王发表告同胞书，宣布由于健康等原因决定退位。
西哈努克国王是中国人民的老朋友。他长期致力于中柬友好事业，并多次访问中国。他曾先后创作了《怀念中国》、《万岁，人民中国；万岁，主席毛 泽 东》和《啊，中国，我亲爱的第二祖国》等赞颂中柬友好的歌曲。他也曾多次慷慨解囊，向中国遭受自然灾害的地区捐款。
1999年4月30日，应中国国家主席江 泽 民的邀请，西哈努克国王在莫尼列王后的陪同下到中国昆明出席99昆明世界园艺博览会开幕式。
西哈努克1952年4月与诺罗敦·莫尼列·西哈努克结婚。他们生育了诺罗敦·西哈莫尼国王和诺罗敦·诺林达拉邦王子。
充满传奇色彩、先后两度登上王位的西哈努克尽管年事已高，而且患有多种疾病，但目前的健康状况依然良好。家事、国事、天下事，西哈努克仍事事关心，时常通过宫廷月报和网站对有关国计民生的事情发表意见。在柬国内各政治派别之间明争暗斗出现危机时，也都是西哈努克及时出面调解，打破僵局，并因此被柬埔寨国内誉为“民族和解之父”。
2002年11月，东盟“10＋3”首脑会议在金边举行。热情好客的国王在会议之余在王宫设盛宴招待来访的各国首脑。那一晚的王宫灯火通明，充满了欢歌笑语。西哈努克在舞会上特邀两位女元首——梅加瓦蒂和阿罗约跳起了华尔兹。他舞姿翩翩，舞步轻盈，震惊四座。晚会持续了4个多小时，国王除了微笑着热情招待来宾，还即兴演唱了十几首自己作词作曲的歌曲，博得满堂喝彩。云升首相说，“这次东盟首脑会议如此圆满，尊敬的国王功不可没”。
