Sisley s-a născut la Paris din părinți englezi bogați. Tatăl său, William Sisley, lucra în domeniul mătăsii, iar mamei sale, Felicia Sell, îi plăcea muzica. În 1857, la vârsta de 18 ani, Sisley a fost trimis la Londra pentru a studia în vederea unei cariere în afaceri, dar a renunțat după patru ani și s-a întors la Paris. În 1862, a studiat la atelierul artistului elvețian Marc-Charles-Gabriel Gleyre, unde i-a cunoscut pe Frédéric Bazille, Claude Monet și Pierre-Auguste Renoir.
Împreună, pictau peisaje în aer liber, mai degrabă decât în atelier. Acest lucru i-a ajutat să surprindă efectele schimbătoare ale luminii solare. Această nouă abordare a avut ca rezultat picturi mai colorate și mai ample decât cele pe care oamenii erau obișnuiți să le vadă. La început, Sisley și prietenii săi au avut puține șanse să își expună sau să își vândă lucrările. Lucrările lor erau de obicei respinse de juriul celei mai importante expoziții de artă din Franța, Salonul anual. Totuși, în anii 1860, Sisley se afla într-o poziție mai bună decât unii dintre colegii săi artiști, deoarece tatăl său îi dădea în mod regulat bani.
În 1866, Sisley a început o relație cu Eugénie Lesouezec (1834-1898; cunoscută și sub numele de Marie Lescouezec). Au avut doi copii: fiul Pierre (născut în 1867) și fiica Jeanne (1869). La acea vreme, Sisley locuia nu departe de Avenue de Clichy și de Café Guerbois, locul de întâlnire al multor pictori parizieni. În 1868, picturile sale au fost acceptate la Salon, dar nu i-a adus niciun succes financiar sau de critică, și nici la expozițiile ulterioare.
Războiul franco-prusac, care a început în 1870, a dus la falimentul afacerii tatălui lui Sisley. Singurul venit al pictorului provenea din vânzarea operelor sale. A trăit în sărăcie pentru tot restul vieții, deoarece valoarea picturilor sale a crescut doar după moartea sa. Ocazional, însă, Sisley era ajutat de patronii săi, ceea ce i-a permis, printre altele, să facă câteva călătorii scurte în Anglia. Prima călătorie a avut loc în 1874, după prima expoziție impresionistă independentă. Rezultatul călătoriei a fost o serie de aproape 20 de tablouri ale Tamisei superioare de lângă Molesey. Istoricul de artă Kenneth Clark a spus că acesta a fost "un moment perfect al impresionismului".
Până în 1880, Sisley a trăit și a lucrat în zona rurală de la vest de Paris; apoi, împreună cu familia sa, s-a mutat într-un mic sat de lângă Moret-sur-Loing. Acesta era aproape de pădurea din Fontainebleau, unde pictorii școlii Barbizon lucraseră la începutul secolului. Aici, după cum a spus istoricul de artă Anne Poulet, "peisajele blânde, cu atmosfera lor în continuă schimbare, se potriveau perfect cu talentul său. Spre deosebire de Monet, el nu a căutat niciodată dramatismul oceanului dezlănțuit sau peisajele viu colorate de pe Coasta de Azur". În 1881, Sisley a mai făcut o scurtă călătorie în Anglia.
În 1897, Sisley și partenera sa au vizitat Țara Galilor și s-au căsătorit la 5 august la Oficiul de Registru din Cardiff. Au stat la Penarth, unde a pictat cel puțin șase tablouri cu marea și faleza. La jumătatea lunii august s-au mutat la Hotelul Osborne din Peninsula Gower, unde a pictat cel puțin unsprezece tablouri în ulei în Golful Rotherslade și în jurul acestuia. S-au întors în Franța în octombrie. Aceasta a fost ultima călătorie a lui Sisley în Anglia. Muzeul Național al Țării Galilor din Cardiff deține în prezent două dintre picturile sale galeze.
În 1898 a solicitat cetățenia franceză, dar a fost refuzat. A depus o a doua cerere, însoțită de un raport al poliției. S-a îmbolnăvit înainte ca cererea să fie acceptată, Sisley rămânând englez până la moartea sa. Pictorul a murit de cancer la gât la Moret-sur-Loing, la vârsta de 59 de ani, la doar câteva luni după moartea soției sale.
