Fille naturelle d’une blanchisseuse, Suzanne Valadon devient acrobate de cirque en 1880, jusqu’à ce qu’une chute mette fin prématurément à cette activité. Dans le quartier de Montmartre où elle habite avec sa mère, puis avec son fils, le futur peintre Maurice Utrillo, né en 1883, elle a la possibilité de s’initier à l’art.

Son genre de beauté solide attire le regard des artistes et, devenue leur modèle, elle les observe en posant, et apprend ainsi leurs techniques. Modèle de Pierre Puvis de Chavannes, Pierre-Auguste Renoir, de Henri de Toulouse-Lautrec, elle noue des relations avec certains. Habituée des bars de Montmartre où la bourgeoisie parisienne vient s’encanailler, Toulouse-Lautrec, durant cette période, fait d’elle le portrait intitulé Gueule de bois.

Edgar Degas (pour qui elle n'a jamais posé, malgré ce que l'on dit souvent), remarquant les lignes vives de ses dessins et de ses peintures, encourage ses efforts. Elle connaît de son vivant le succès et réussit à se mettre à l’abri des difficultés financières de sa jeunesse, pourvoyant aux besoins de son fils, appelé à sa naissance Maurice Valadon, et qui prend en 1891 le nom de famille de Miguel Utrillo, son père putatif, lorsque celui-ci le reconnait.

Suzanne Valadon peint des natures mortes, des bouquets et des paysages remarquables par la force de leur composition et leurs couleurs vibrantes. Elle est aussi connue pour ses nus. Ses premières expositions au début des années 1890 comportent principalement des portraits, dont celui d’Erik Satie avec qui elle a une relation en 1893. Il lui propose le mariage au matin de leur première nuit. Seule relation intime de celui-ci, elle le laisse, comme il dira, avec « rien, à part une froide solitude qui remplit la tête avec du vide et le cœur avec de la peine. »

En 1894, Suzanne Valadon est la première femme admise à la Société nationale des beaux-arts. Perfectionniste, elle peut travailler plusieurs années ses tableaux avant de les exposer.

La peintre trouve dans la galeriste Berthe Weill une alliée solide qui soutient son travail. La marchande fait ainsi participer l'artiste à près de dix-neuf expositions entre 1913 et 1932, dont trois rétrospectives personnelles.

Son mariage, en 1896, avec un agent de change, prend fin en 1909, Suzanne quitte son mari pour l'ami de son fils, le peintre André Utter (1886-1948), qu’elle épouse en 1914. Cette union, houleuse, dure près de trente ans. André Utter en Adam et elle-même en Ève figurent sur l’une de ses toiles les plus connues, Adam et Ève. En 1923 elle achète avec Utter le château de Saint-Bernard, au nord de Lyon, pour couper son fils de ses penchants pour l'alcool, Maurice Utrillo peint le château ainsi que l’église ou encore le restaurant du village.

À la fin de sa vie, Suzanne Valadon se lie d'amitié avec le peintre Gazi le Tatar (Gazi-Igna Ghirei dit, 1900-1973) et, poussée par cette rencontre, se remet à peindre.

Suzanne Valadon est morte le 7 avril 1938, entourée de ses amis peintres André Derain, Pablo Picasso et Georges Braque ; elle est enterrée au cimetière parisien de Saint-Ouen.

Ses œuvres sont conservées dans de nombreux musées, dont le Musée national d'art moderne à Paris, le Metropolitan Museum of Art à New York, le Musée de Grenoble, le Musée des beaux-arts de Lyon. Une exposition permanente lui est dédiée à Bessines-sur-Gartempe (Haute-Vienne), sa ville natale.