Nacque a Parigi il 23 dicembre 1883 da Marie-Clémentine Valadon, un'ex acrobata che cambiò il nome in Suzanne Valadon, diventando famosa prima come modella e poi come pittrice.
Fu modella di Pierre Puvis de Chavannes, Pierre-Auguste Renoir ed Henri de Toulouse-Lautrec; fu incoraggiata da Edgar Degas a dedicarsi alla pittura.
Diede alla luce Maurice quando aveva solo diciotto anni, l'identità del padre rimase sconosciuta: alcuni pensarono che fosse Puvis, altri Toulouse-Lautrec, altri Renoir ed altri il compositore Erik Satie.

L'8 aprile 1891 Maurice venne adottato e prese il nome dell'architetto spagnolo Miguel Utrillo y Molinas, un intimo amico di Suzanne, scrittore e critico d'arte molto noto che fu tra i primi sostenitori di Pablo Picasso.
Maurice non sembrò troppo felice del cambio di nome: dieci anni dopo, quando cominciò a dipingere, si firmò "Maurice Valadon" e fu solo nel 1910 che arrivò al compromesso di firmarsi Maurice Utrillo, V.

Per la maggior parte del tempo il giovane Utrillo, carattere ribelle sin da giovanissimo, era affidato alle cure dell'anziana nonna Madeleine, che ebbe il torto di iniziarlo all'alcol: infatti, quando il ragazzo aveva uno dei suoi frequenti scatti d'ira, invece di sgridarlo, per calmarlo gli faceva bere un bicchiere di vino allungato con acqua.

Dopo aver trascorso un infanzia solitaria, venne iscritto al collegio Rollins di Montmartre dove si mostrò un cattivo studente e nel 1902 lascia la scuola.
In questo periodo si recava molto spesso nelle osterie a bere e spesso tornava a casa pieno di lividi e ferite per le zuffe ingaggiate con altri ubriachi.
A soli diciotto anni Utrillo ebbe il primo collasso da alcol e fu costretto a trascorrere due mesi nel sanatorio di Sante-Anne.
Il medico curante lo convinse a dedicarsi alla pittura per allontanare la mente dall'alcol.
Purtroppo l'alcol non abbandonerà mai la vita del pittore e molti approfittavano di questa sua debolezza comprando i suoi meravigliosi quadri in cambio di una bottiglia di vino.

Nel 1912, dopo un attacco di delirium tremens, fu mandato in una clinica di Sannois, non lontana da Montmartre, dove fu costretto a tornare nel 1914.
Poco dopo dovette ancora essere ricoverato in un manicomio a Villejuif e nel 1918 fu internato in un altro ospedale, questa volta ad Aulnay-sous-Bois, da dove fuggì e dove fu riportato dopo una notte trascorsa a bere con Amedeo Modigliani.

La sua opera ebbe il pieno riconoscimento nel dicembre del 1919, quando quarantasei suoi dipinti vennero esposti alla Galerie Lepoutre di Parigi.
Nonostante questo successo venne ricoverato altre due volte in ospedale psichiatrico nel 1920 e nel 1921 e fu più volte arrestato ed imprigionato per ubriachezza.

Nel 1924, dopo un altro arresto per ubriachezza, tentò il suicidio sbattendo la testa contro il muro della cella.
Sua madre allora decise di comprare il castello Saint-Bernard, vicino a Lione e portarlo con sé per allontanarlo dalle tentazioni.
Durante l'inverno Utrillo ebbe il permesso di tornare a Parigi, smise persino di bere per qualche tempo, ma quando fu trovato ubriaco venne spedito immediatamente a Saint-Bernard.

Nel 1925 Utrillo era ormai un artista famoso e di successo.
Tre anni dopo venne insignito della Legion d'Onore, la più alta onorificenza francese, e la sua fama aveva valicato i confini.

Il 23 aprile 1935 Maurice sposa Lucie Pauwels, ex attrice e vedova di un ricco finanziere; si stabilirono alle porte di Parigi, dove l'artista poteva disporre di uno studio, di un giardino e, soprattutto, di una cappella.
La religione aveva assunto un ruolo sempre più importante nella sua vita ed egli era particolarmente devoto a Giovanna D'Arco.

Nel 1937 i suoi dipinti vengono esposti negli Stati Uniti, in Inghilterra ed in Germania; nel 1942 venne organizzata una mostra in Svizzera e nel 1950 la Biennale di Venezia dedicò un'intera sala ad una sua retrospettiva.

Nel 1955 Utrillo e la moglie ricevettero la Medaglia d'oro della città di Parigi, ma pochi giorni dopo il 5 novembre, Utrillo si ammalò di polmonite e morì poche ore dopo nella sua stanza d'albergo a Dax, dove era andato per sottrarsi al freddo invernale di Parigi.
Le sue spoglie vennero riportate nell'amata Monmartre e sepolte nel cimitero di Sain-Vincent.