Nació en la ciudad de México en 1898. Cursó el bachillerato en el Instituto Científico y Literario de Toluca y en la Escuela Nacional Preparatoria, un año de la carrera de ingeniería y dos de la maestría en filosofía en la Escuela de Altos Estudios. Abogado por la Universidad Nacional (1925), se había iniciado con anterioridad en el periodismo (Excélsior, 1919), la cátedra (sociología y economía política en la Escuela de Jurisprudencia, 1920) y la creación literaria (Nuestro pobre amigo, novela, 1924). Colaboró con José Vasconcelos en La Antorcha y, en 1925, después de la salida de aquél al extranjero, se encargó de la dirección de la misma, junto a Samuel Ramos y Pedro de Alba.

Fue secretario general de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en1929; consejero de la Secretaría de Hacienda y del Banco de México; director de la Escuela Nacional de Economía de la UNAM (1933-1934), de la revista Trimestre Económico y secretario-tesorero de la editorial Fondo de Cultura Económica (1940-1957). Fue presidente de El Colegio de México (1957-1963), director de la revista Historia Mexicana (1951-1961) y fundador de Foro Internacional, la revista del Centro de Estudios Internacionales de El Colegio de México (1960). En 1971 le fue concedido el Premio Nacional de Ciencias y Artes en el ramo de Letras.

Aparte de numerosos artículos periodísticos es autor, entre otras obras, de Extremos de América (1949), La historiografía política del México moderno (1953), Porfirio Díaz en la revuelta de La Noria (1953), La Constitución de 1857 y sus críticos (1957), Cuestiones internacionales de México, una bibliografía (1966), Ensayos y notas (1966), y su célebre trilogía sobre la vida política en México: El sistema político mexicano (1972), El estilo personal de gobernar (1974) y La sucesión presidencial (1975).

De 1955 a 1974 dirigió la obra Historia moderna de México, en 10 tomos, de los cuales cinco fueron obra suya y, en 1976, Una Historia general de México en cuatro volúmenes. Publicó, asimismo, una Historia mínima de México, la cual tuvo un gran éxito editorial. Al final de su vida fue ensayista muy leído por su prosa y su actitud moral. A fines de 1976, póstumamente, aparecieron sus Memorias.

Sus estudios de la República Restaurada y del Porfiriato permiten entender lo complejo de esas épocas, lo mismo que sus trabajos historiográficos; es el más importante historiador y crítico de la Constitución de 1857; opuso su opinión a la del gobierno en los difíciles días de 1968 y 1971.

Don Daniel Cosío Villegas ingresó en El Colegio Nacional el 2 de abril de 1951, y murió el 10 de marzo de 1976 en la misma ciudad que lo había visto nacer.