Родился в городе Фрайберг (ныне г. Прибор, Чехия) в семье торговца шерстью. В 1860 году семейство Фрейдов переселилось в Вену, где Фрейд окончил гимназию и поступил в университет. В 1882 году, по окончании университета, стал работать врачом в центральной больнице Вены; за годы врачебной практики поднялся по карьерной лестнице от ассистента до профессора психиатрии.
В конце 1885 г. приехал в Париж, чтобы продолжить образование в клинике Сальпетриер, где работал знаменитый врач Жан-Мартин Шарко. Именно работы Шарко навели Фрейда на мысль о том, что причина душевных расстройств - не столько в мозге, сколько в человеческом сознании; иными словами, что эта причина не столько физиологическая, сколько психологическая.
По возвращении из Парижа Фрейд стал практикующим нейропсихологом и работал в тесном сотрудничестве с врачом Йозефом Бройером, который первым применил во врачебной практике методику "автотранса", впоследствии ставшую одним из ключевых элементов психоанализа.
В 1900 году увидела свет самая, пожалуй, знаменитая книга Фрейда - "Толкование сновидений". За ней последовали не менее известные "Психопатология обыденной жизни" (1904), "Лекции по введению в психоанализ" (1910), "Тотем и табу" (1913); в последней работе Фрейд попытался использовать психоаналитический метод в этнографии и антропологии. В 1921 г. была опубликована работа "Групповая психотерапия и анализ Эго", в 1923 г. - "Я и Оно", в 1938 г. - "Моисей и единобожие".
В том же 1938 г., после аншлюса - насильственного присоединения Австрии к Германии, Фрейд покинул Вену из страха перед нацистами. И его опасения не были беспочвенными - книги Фрейда одними из первых полетели в костер перед рейхстагом. Фрейд уехал в Лондон, где и скончался вскоре после начала второй мировой войны.