Sisley nasceu em Paris para pais ingleses ricos. Seu pai William Sisley estava no ramo da seda, e sua mãe Felicia Sell gostava de música. Em 1857, aos 18 anos de idade, Sisley foi enviado a Londres para estudar para uma carreira nos negócios, mas ele desistiu após quatro anos e retornou a Paris. Em 1862, ele estudou no atelier do artista suíço Marc-Charles-Gabriel Gleyre, onde conheceu Frédéric Bazille, Claude Monet, e Pierre-Auguste Renoir.
Juntos, eles pintariam paisagens ao ar livre em vez de no estúdio. Isto os ajudava a captar os efeitos de mudança da luz solar. Esta nova abordagem resultou em pinturas mais coloridas e mais amplamente pintadas do que as pessoas estavam acostumadas a ver. No início, Sisley e seus amigos tinham poucas chances de mostrar ou vender seu trabalho. Suas obras eram geralmente rejeitadas pelo júri da exposição de arte mais importante da França, o Salão anual. Durante a década de 1860, no entanto, Sisley estava em melhor posição que alguns de seus colegas artistas, pois seu pai lhe dava dinheiro regularmente.
Em 1866 Sisley iniciou um relacionamento com Eugénie Lesouezec (1834-1898; também conhecida como Marie Lescouezec). Eles tiveram dois filhos: o filho Pierre (nascido em 1867) e a filha Jeanne (1869). Na época, Sisley vivia não muito longe da Avenue de Clichy e do Café Guerbois, o ponto de encontro de muitos pintores parisienses. Em 1868, seus quadros foram aceitos no Salão, mas isso não lhe trouxe nenhum sucesso financeiro ou crítico, nem em nenhuma das exposições subseqüentes.
A Guerra Franco-Prussiana que começou em 1870 fez com que os negócios do pai de Sisley fracassassem. A única renda do pintor era proveniente da venda de suas obras. Ele viveu na pobreza pelo resto de sua vida, pois o valor de seus quadros só subiu de valor após sua morte. Ocasionalmente, porém, Sisley era ajudado por seus patrões, o que lhe permitia, entre outras coisas, fazer algumas pequenas viagens à Inglaterra. A primeira viagem foi em 1874, após a primeira exposição impressionista independente. O resultado da viagem foi uma série de quase 20 pinturas do Alto Tamisa perto de Molesey. O historiador de arte Kenneth Clark disse que este foi "um momento perfeito do Impressionismo".
Até 1880, Sisley viveu e trabalhou no campo a oeste de Paris; depois Sisley e sua família se mudaram para uma pequena vila perto de Moret-sur-Loing. Isto era perto da floresta de Fontainebleau, onde os pintores da escola Barbizon haviam trabalhado no início do século. Aqui, como disse a historiadora de arte Anne Poulet, "as paisagens suaves com sua atmosfera em constante mudança estavam perfeitamente sintonizadas com seus talentos". Ao contrário de Monet, ele nunca buscou o drama do mar agitado ou o cenário brilhantemente colorido da Côte d'Azur". Em 1881, Sisley fez mais uma pequena viagem à Inglaterra.
Em 1897, Sisley e seu parceiro visitaram o País de Gales e se casaram no Cartório de Registro de Cardiff em 5 de agosto. Eles ficaram em Penarth, onde ele pintou pelo menos seis quadros do mar e dos penhascos. Em meados de agosto mudaram-se para o Hotel Osborne na Península de Gower, onde ele pintou pelo menos onze pinturas a óleo na baía de Rotherslade e arredores. Eles voltaram para a França em outubro. Esta foi a última viagem de Sisley à Inglaterra. O Museu Nacional do País de Gales em Cardiff tem agora duas de suas pinturas galesas.
Em 1898, ele solicitou a cidadania francesa, mas foi recusado. Ele fez um segundo pedido apoiado por um relatório policial. Ele adoeceu antes da aceitação do pedido, com Sisley permanecendo em inglês até sua morte. O pintor morreu de câncer de garganta em Moret-sur-Loing aos 59 anos de idade, apenas alguns meses após a morte de sua esposa.
