伊藤整，生於北海道松前郡壹教師家庭。小樽高等商業學校畢業後，於1928年進東京商科大學深造。翌年創辦《文藝評論》雜誌，致力於愛爾蘭作家喬伊斯的介紹，並根據喬伊斯的文藝理論，提出所謂“新心理主義文學”，長篇小說《得能五郎的生活和意見》(1940)就是按照這種理論寫成。小說沒有完整的情節和結構，通篇都是主人公新聞記者得能五郎縱談天下大事。
此後，伊藤除在北海道大學、東京工業大學任教外，還研究奧地利心理學家弗洛伊德和英國作家勞倫斯的作品,並因譯勞倫斯的《恰特裏夫人的情人》,被指控為“散布色情文學”而起訴，文藝界知名人士紛起支援，開展有組織的抗議運動。1950年發表的長篇小說《鳴海仙吉》，被認為是《得能五郎的生活和意見》的戰後版，反映了他對生活和藝術的現代派觀點。小說寫壹天之內的事，使用從詩歌到戲劇等現代文學的壹切形式，描寫知識分子在戰後混亂、動蕩不安之中的生活和心理狀態，壹般認為是受喬伊斯的《尤利西斯》的啟迪。長篇小說《火鳥》（1949～1953）以意識流的某些表現手法，采用正敘和回憶結合的方式，以略帶憂郁的抒情風格，通過薔薇座劇團青年男女演員的生活道路和失敗命運，反映了日本戰後初期錯綜復雜的社會生活。他在《群象》文學月刊連載長達17年之久的《日本文壇史》，獲1963年菊池寬文學獎。1965年曾任日本近代文學館理事長。1969年11月15日因胃癌去世。
長子：伊藤滋（都市工學、東京大學名譽教授、早稲田大學教授、前慶應義塾大學教授）
次子：伊藤禮（前日本大學藝術學院教授、英文學者）