在幼年，尹東柱與他的姑表兄弟宋夢奎壹起，受過基督教的洗禮。他在他的家鄉接受了初級教育，先後就讀於朝鮮移民系統的明東小學、恩真中學（龍井的基督教教會學校）。其間還到離明東十裏地的大砬子，在中國人創辦的學校的小學六年級就讀了壹年。壹九三五年九月，尹東柱轉學到平壤崇實中學，翌年三月底，崇實中學因師生拒絕參拜神社而被日本殖民當局封閉。壹九三八年，已經是二十二歲的尹東柱，在家鄉畢業於光明中學之後，於四月進入了首爾的延禧專科學校，學文科，並在該校開始度過了為期三年的寄宿生活。
尹東柱從小喜歡文學和詩歌，迄今所能找到的他的詩歌處女作，是於壹九三四年寫成的《生與死》、《壹枝蠟燭》及《沒有明天》，那壹年他十八歲。壹九四壹年，由於正處於太平洋戰爭時期，學校縮短學制，延禧專科學校四年級學生提前三個月畢業。尹東柱將自己創作的十九首詩編成自選詩集——《天和風和星和詩》，打算出版七十冊卻未能如願以償。他把此詩集抄寫成三本，分別送給了他的恩師李揚河和朋友鄭炳昱各壹本。後來由韓國出版的《尹東柱詩集》，便是以鄭炳昱收藏的這本手抄本作為母本的。
這年年底，他的家人為了讓他順利辦好去日本留學的手續，只得違心屈服於日本殖民當局所謂的創氏改名政策，將全家的姓氏改為平沼，即日本姓氏。為此，尹東柱還專門寫了壹首叫《懺悔錄》的詩，表白了此事件所帶來的痛苦心境。
到了日本以後，他先進入了東京立教大學文學系英文專業，後來又轉學到京都同誌社大學英語系。在這段時間裏，尹東柱給在首爾的壹個朋友寄去了自己所寫的《容易寫成的詩》等五首詩，這五首詩便是現在所能夠尋找到的他最後的詩作。
壹九四三年七月，當時也是在東京留學中的姑表兄弟宋夢奎，因涉嫌搞獨立運動而遭到日本警察的逮捕，被關押於京都下鴨警察署。七月十四日，正要踏上回家探親的歸途時，尹東柱也因涉嫌搞獨立運動而被捕，被監禁於下鴨警察署。壹九四四年三月，尹東柱經京都地方審判所判決，以其違反壹九四壹年修訂的治安維持法第五條而搞獨立運動為理由，被判處有期徒刑兩年，120天的拘留期可包括在內。四月，宋夢奎也被加以與尹東柱同樣的罪名，被判處兩年有期徒刑，拘留期不得計入。這樣，尹東柱和他的姑表兄弟宋夢奎，雙雙被關押在了福岡刑務所。
壹九四五年二月，尹東柱的家人收到了壹封電報，“二月十六日東柱死亡，速來收屍”。尹東柱的父親趕赴福岡刑務所，令出尹東柱的遺體，火化後把骨灰帶回了家鄉龍井。尹東柱的父親到日本後，曾經去探監看望了宋夢奎，此時，宋夢奎每天被打不知其名的註射，人已瘦成了渾身的皮包骨頭，他於三月十日，也死於獄中。如今，壹些研究者指出，尹東柱和宋夢奎壹樣，也是死於人體實驗的。
壹個日本看守告訴尹東柱的父親說，“東柱先生殞命前曾大聲呼喊，只是聽不明白他呼喊了什麽。”尹東柱的骨灰於三月六日葬於龍井東山教堂的墓地。在葬禮上，他的友人朗誦了他在生前發表在《文友》雜誌上的詩《自畫像》及《新的路》。
尹東柱含冤殞命時，離日本戰敗投降僅僅是剩下六個月。