曾用名云澤、云時(shí)雨,1906年12月23日生于內(nèi)蒙古土默特左旗,蒙古族。1923年夏進(jìn)北平蒙藏學(xué)校學(xué)習(xí)。同年12月加入中國(guó)社會(huì)主義青年團(tuán)。1925年9月轉(zhuǎn)為中國(guó)共產(chǎn)黨黨員。1925年10月進(jìn)蘇聯(lián)莫斯科中山大學(xué)學(xué)習(xí)。1928年初畢業(yè)后,在莫斯科東方大學(xué)、中山大學(xué)做教學(xué)翻譯工作。1929年6月回國(guó)。同年7月,參加組織中共西蒙工委,歷任工委組織委員、書記。
抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,任蒙旗獨(dú)立旅政治部代理副主任,地下黨委書記。1938年4月任中共綏蒙工委委員。同年5月任國(guó)民革命軍新編第三師政治部代理主任。1941年8月赴延安,任延安民族學(xué)院教育長(zhǎng)、陜甘寧邊區(qū)政府民族事務(wù)委員會(huì)主任。
抗日戰(zhàn)爭(zhēng)勝利后,歷任綏蒙政府主席,中共晉察冀邊區(qū)中央局委員,中共內(nèi)蒙古工作委員會(huì)書記,內(nèi)蒙古自治運(yùn)動(dòng)聯(lián)合會(huì)主席兼軍事部部長(zhǎng),內(nèi)蒙古軍政學(xué)院院長(zhǎng),內(nèi)蒙古自治學(xué)院院長(zhǎng)。1947年至1949年,任中共內(nèi)蒙古工委書記,內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府主席,內(nèi)蒙古軍區(qū)司令員兼政委,中共中央東北局委員。
建國(guó)后,歷任中央人民政府委員,政務(wù)院委員,國(guó)防委員會(huì)委員,中央民族事務(wù)委員會(huì)黨組書記、副主任、主任,中央民族學(xué)院院長(zhǎng),華北行政委員會(huì)委員,中共中央華北局副書記,中共中央內(nèi)蒙古分局書記,綏遠(yuǎn)省人民政府主席。1954年后,歷任國(guó)務(wù)院副總理,中共內(nèi)蒙古自治區(qū)黨委第一書記、自治區(qū)人民委員會(huì)主席,內(nèi)蒙古軍區(qū)司令員兼政委,內(nèi)蒙古大學(xué)校長(zhǎng),中共中央華北局第二書記,內(nèi)蒙古自治區(qū)政協(xié)主席。1975年、1978年當(dāng)選為第四屆、第五屆全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)。1978年當(dāng)選為第五屆全國(guó)政協(xié)副主席。1977年—1982年任中共中央統(tǒng)戰(zhàn)部部長(zhǎng)。1983年當(dāng)選為中華人民共和國(guó)副主席。1988年當(dāng)選為第七屆全國(guó)人大常委會(huì)副委員長(zhǎng)。
是中共第七屆中央候補(bǔ)委員,第八屆中央委員、政治局候補(bǔ)委員,第十至十二屆中央委員,第十一屆和十二屆中央政治局委員。
1955年被授予上將軍銜,榮獲一級(jí)解放勛章。
1988年12月8日在北京逝世。
1992年12月23日,烏蘭夫紀(jì)念館在呼和浩特落成開館。2000年10月烏蘭夫紀(jì)念館被命名為全國(guó)愛國(guó)主義教育示范基地。1999年6月,由國(guó)家主席江澤民題寫書名的《烏蘭夫文選》正式出版。