1905年生于澳门一个疍家船工的家庭。[1]
1911年随母亲到新加坡，靠母亲帮佣维持生计，进入养正学校读书，养正学校的老师区健夫，最先赏识冼星海的音乐秉赋，并选他进入学校军乐队，让他开始接触乐器和音乐训练。当时的校长林耀翔，接受岭南大学专为华侨子弟返国升学所设的华侨学校校长，冼星海是他带往广州升学的20名养正学校学生之一。
1918年就读于岭南大学附属中学学习小提琴。
1926年于北京大学音乐传习所、国立艺术专科学校修读音乐系。
1928年于上海国立音乐专科学校学习小提琴和钢琴，并发表了著名的音乐短论《普遍的音乐》。
1929年到巴黎从师于提琴家帕尼·奥别多菲尔和作曲家文森特·丹第和保罗·杜卡斯。
1931年考入巴黎音乐学院，在肖拉·康托鲁姆作曲班学习。留法期间，创作了《风》、《游子吟》、《D小调小提琴奏鸣曲》等十余首作品。
1935年回中国后参加抗日救亡运动，创作大量战斗性的群众歌曲，并为影片《壮志凌云》、《青年进行曲》、话剧《复活》、《大雷雨》等配乐。抗战开始后参加“上海救亡演剧二队”，后去武汉与张曙负责开展救亡歌咏运动。1935年至1938年间，创作《救国军歌》、《只怕不抵抗》、《游击军歌》、《路是我们开》、《茫茫的西伯利亚》、《莫提起》、《黄河之恋》、《热血》、《夜半歌声》、《顶硬上》、《拉犁歌》、《祖国的孩子们》、《到敌人后方去》、《在太行山上》等各种类型的声乐作品。'
1938年10月1日，与新婚不久的妻子钱韵玲（共产党学者钱亦石的女儿），一同前往延安。在延安任鲁艺音乐系主任，并在“女大”兼课。期间创作《黄河大合唱》和《生产大合唱》等作品。
1939年加入中国共产党。
1940年赴苏联学习、工作。在苏联期间写有交响曲《民族解放》、《神圣之战》，管弦乐组曲《满江红》，管弦乐《中国狂想曲》以及小提琴曲《郭治尔·比戴》等。并编写《聂耳：中国新兴音乐的创造者》、《论中国音乐的民族形式》等论文，已发表35篇。由于他对将音乐用作革命所作的探索，获得了“人民音乐家”的称号。
1945年因肺结核病逝于莫斯科，于当地安葬，至1980年代，骨灰移回中国，最终安葬于广州，建有冼星海墓。
大合唱
《生产运动大合唱》
《黄河大合唱》
《九·一八大合唱》
《牺盟大合唱》（1940年，被誉为《黄河大合唱》的姊妹篇）
交响曲
《民族解放》
《神圣之战》
管弦乐组曲
《满江红》
《中国狂想曲》
其中一段《下山虎》由刘文金为纪念洗星海逝世30周年在1975年10月改编成民族管弦乐曲
小提琴曲
《郭治尔·比戴》
歌曲
《游击军歌》
《到敌人后方去》
《在太行山上》
《二月里来》
《黄河之恋》
《夜半歌声》
《救国军歌》
《战歌》
《保卫卢沟桥》
《三八妇女节歌》
《打倒汪精卫》
电影配乐
《壮志凌云》
《青年进行曲》
《夜半歌声》
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