Josep Palau i Fabre neix a Barcelona al 1917 però passa el primer any de vida a Badalona. El seu pare va ser el pintor, decorador i inventor de joguines Josep Palau i Oller. Els internats on va estudiar li van marcar desfavorablement la infantesa.

Va col·laborar amb la premsa catalana abans del 1936. Als divuit anys va començar a fer crítica literària a La Humanitat, és així com va poder entrevistar a Federico Garcia Lorca, Josep Maria de Sagarra, André Maurois, etc. i on va anar coneixent tots els escriptors catalans. El 1938 el mobilitzen al cos de Sanitat del Ministeri de Guerra.

Del 1939 al 1943 va cursar estudis de Filosofia i Lletres. Va conèixer  Joan Triadú, Miquel Tarradell, Miquel Dolç, Néstor Luján. El 1941 va organitzar les primeres sessions clandestines d'Amics de la Poesia a casa seva. Va publicar el primer recull de poemes “L'aprenent de poeta” (1944), que va impactar en aquells moments per la incorporació de l'erotisme en algunes composicions. Conceptualment va ser un poeta  inconformista,  seguidor de la línia poètica marcada per Rimbaud i Artaud.

Va ser el creador i l'editor de la revista Poesia (1944-45) on va lligar  la tradició medieval d'Ausiàs March amb la noucentista, amb textos de Carles Riba, J. V. Foix, Marià Manent, però alhora de Salvador Espriu i d'autors de la nova generació, com ara Joan Triadú i Rosa Leveroni, entre d'altres. Palau i Fabre va ser també un dels fundadors de la revista Ariel (1946-1951) i va col·laborar amb la revista Dau al set.

El 1946 va rebre una beca del govern francès per una estança d'un any a París, que li va ser renovada l'any següent. S'hi va estar setze anys. Als inicis porta una vida bohèmia, fa d'extra de cinema, de professor d'espanyol, de periodista, de cambrer... però al 1953 s'estabilitza econòmicament treballant a 'la Casa de México'. És un període d'aprenentatge i maduresa, que li permet conèixer entre altres personatges a Artaud, Camus, Octavio Paz i sobretot a Pablo Picasso. Retorna a Catalunya el 1961.

El 1975 va començar una etapa públicament més dinàmica. Reedita els poemes, recupera el teatre amb diverses posades en escena, publica les primeres incursions en el món de la narrativa amb el llibre Contes despullats i fa col·laboracions en els mitjans de comunicació: Avui, L'Avenç. La seva obra en prosa es recull en els Quaderns de l'Alquimista (1976), en les ulteriors edicions o versions del qual (1983, 1991, 1996, 1997) va afegint nous materials, sempre a l'entorn de la temàtica estètica o literària. Els seus assajos s'han traduït a diverses llengües.

El maig del 2003 s'inaugura la Fundació Palau a Caldes d'Estrac (Maresme), que ell mateix va presidir. La Fundació Palau té com a vocació conservar, exhibir i difondre el fons artístic i documental propi de Josep Palau i Fabre i el fons que va heretar del seu polifacètic pare, Josep Palau Oller.