خانواده بهایی او از جمله خانواده های سرشناس شهر بود. پدرش «آقاخان ابتهاج» پزشک بود و مدتی ریاست بیمارستان «پورسینا»ی رشت را بر عهده داشت و مادرش «فاطمه رفعت» نام داشت.

ابتهاج تحصیلات دوره ابتدایی و راهنمایی را در شهر رشت گذراند و برای تحصیل در مقطع دبیرستان به تهران آمد.
در سال 1325 بود که نخستین دفتر شعر او با نام «نخستین نغمه ها» منتشر شد.

سایه در سال ۱۳۴۶ در جشن هنر شیراز در حافظیه شعرخوانی کرد. «محمدابراهیم باستانی پاریزی» پژوهشگر، شاعر و استاد دانشگاه تهران در سفرنامه معروف خود به نام «از پاریز تا پاریس» درباره درخشش سایه در جشن هنر شیراز نوشته است: «تا پیش از آن هرگز باور نمی‌کردم که مردم از شنیدن یک شعر نو تا این حد هیجان ‌زده شوند».

تعدادی از غزل‌ها، تصنیف‌ها و اشعار نیمایی او را هنرمندانی چون «محمدرضا شجریان»، «احمد ظاهر»، «علیرضا افتخاری»، «شهرام ناظری»، «حسین قوامی» و «محمد اصفهانی» اجرا کرده‌اند.

تصنیف خاطره‌انگیز «تو ای پری کجایی» و تصنیف «سپیده (ایران ای سرای امید)» از سروده های این شاعر نامی کشورمان است.
سایه ، «محمدرضا لطفی»، «محمدرضا شجریان» و «حسین علیزاده» از جمله هنرمندانی بودند که پس از واقعه میدان ژاله در 17 شهریور 1357 به نشانهٔ اعتراض به حکومت پهلوی از رادیو استعفا دادند.

وی در جوانی دلباخته دختری ارمنی به نام «گالیا» شد که در رشت زندگی می کرد و این عشق دستمایه اشعارعاشقانه ای شد که در همان ایام سرود. شعر «دیرست گالیا» اشاره به نخستین عشق او دارد که در بحبوحه جنگ ایران و عراق سروده شده و متاثر از این واقعه است.

دیر است گالیا
در گوش من فسانه دلدادگی مخوان!
دیگر ز من ترانه شوریدگی مخواه!
دیر است گالیا! به ره افتاد کاروان

خانه ارغوان

سایه در ۱۳۳۲ با همسر ارمنی تبار شاعرش «آلما مایکیال» که در اسفند 1400 چشم از جهان فروبست آشنا شد. آنها در سال ۱۳۳۷ با یکدیگر ازدواج کردند و ثمره این ازدواج چهار فرزند به نام های «یلدا»، «کیوان»، «آسیا» و «کاوه» شد که به ترتیب در سالهای 1338، 1339، 1340 و 1341 چشم به جهان گشودند.

خانه شخصی سایه که خود آن را ساخت -هر چند به اشتباه گفته می شود که خانه سازمانی بوده است- در سال ۱۳۸۷ با نام «خانه ارغوان» به ثبت سازمان میراث فرهنگی رسید. دلیل این نامگذاری وجود درخت ارغوان معروفی در حیاط این خانه است که شعر «ارغوان» سایه اشاره به آن دارد.

ارغوان شاخه همخون مانده من
آسمان تو چه رنگی است امروز؟
آفتابی است هوا؟
یا گرفته است هنوز؟
من در این گوشه که از دنیا بیرون است
آفتابی به سرم نیست
آنجه می بینم دیوار است...

سایه در سال ۱۳۶۶ همراه خانواده خود به آلمان مهاجرت کرد و سرانجام در ۱۹ مرداد ۱۴۰۱ در سن ۹۴ سالگی در شهر کلن آلمان به علت نارسایی کلیه و کهولت سن درگذشت. پیکر او صبح شنبه ۵ شهریور ۱۴۰۱ در باغ «محتشم» رشت به خاک سپرده شد.

تخریب خانه مادری

خانه مادری سایه در شهر رشت صبح روز 23 فروردین 1398 تخریب شد. مدیرکل میراث فرهنگی گیلان عقاید کمونیستی این شاعر را دلیلی بر عدم توان سازمان میراث برای حفظ این یادگاری ارزشمند از خطر تخریب عنوان کرد.

وقتی سایه از این اتفاق باخبر شد گفت: «من از ابتدا نخواستم که وارد این موضوع شوم، زیرا برایم اهمیتی ندارد که می‌خواهند چه بلایی سر این خانه بیاورند. برایم آدم‌هایی که در این خانه زندگی می‌کردند اهمیت داشتند که دیگر نیستند؛ حالا سر این خانه هر بلایی که می‌خواهند، بیاورند».

از مهمترین آثار هوشنگ ابتهاج، تصحیح او از غزل‌ های حافظ است که با عنوان «حافظ به سعی سایه» در ۱۳۷۲ توسط نشر «کارنامه» به چاپ رسید.

در ۱۰ مهر ۱۳۹۵ بیست و سومین جایزهٔ ادبی و تاریخی «محمود افشاریزدی» در باغ موقوفات «افشار» به انتخاب اعضای هیات گزینش جایزهٔ این بنیاد به هوشنگ ابتهاج اهدا شد.

در ۱۲ مهر ۱۳۹۷ در مراسم پایانی ششمین جشنواره بین‌المللی «هنر برای صلح» نیز نشان عالی این جشنواره به هوشنگ ابتهاج و ۳ هنرمند دیگر اهدا شد.