Azerbaycan kökenli olan ailesinin ilk soyadı Gürus, daha sonra Behramoğlu olarak değiştirildi. Yüksek ziraat mühendisi olan babası Haydar Behramoğlu ve annesi İsmet Hanım, Behramoğlu’nun edebi kariyerinde önemli bir rol oynadı. Kendisi, gazeteci Nihat Behram ve diş hekimi Yusuf Turan Behramoğlu’nun da ağabeyidir.
Eğitim hayatına Kars'ta başlayan Behramoğlu, ilkokul eğitimini tamamladıktan sonra Çankırı'da orta ve lise öğrenimini sürdü. 1966 yılında Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih-Coğrafya Fakültesi'nden Rus Dili ve Edebiyatı bölümünden mezun oldu. İlk şiirlerini "Ataol Gürus" takma adıyla yerel gazete ve dergilerde yayımladı.
Behramoğlu, edebiyat kariyerine 1960'lı yıllarda başladı ve 1965 yılında ilk şiir kitabı "Bir Ermeni General"i yayınladı. Bu dönemde Papirüs ve Şiir Sanatı gibi dergilerde eserler vererek toplumcu bir edebiyat anlayışını benimsedi. "Bir Gün Mutlaka" adlı kitabı, 60'lı yıllar toplumcu kuşağının manifestosu niteliğindeydi.
1962'de Türkiye İşçi Partisi'ne katılan Behramoğlu, siyasi nedenlerle 1970 yılında yurt dışına çıkmak zorunda kaldı. Londra ve Paris'te yaşadığı süre zarfında Louis Aragon ve Pablo Neruda ile tanışarak, eserlerini uluslararası alanda duyurma fırsatı buldu.
1974 yılında Türkiye'ye döndükten sonra İstanbul Belediyesi Şehir Tiyatroları'nda dramaturg olarak görev aldı ve "Militan" adlı edebiyat dergisini çıkardı. 1979 yılında Türkiye Yazarlar Sendikası'nın genel sekreteri oldu; 1980 darbesi sonrasında cezaevine girdi. Bu süreçte pek çok ödül kazanan Behramoğlu, Türk edebiyatına önemli katkılarda bulundu.
1992'de İstanbul Üniversitesi'nde öğretim üyeliğine başlayan Behramoğlu, 2003 yılında doçent unvanını aldı. 2008 yılında şiirlerinden geniş bir seçme, Amerika Birleşik Devletleri’nde yayımlandı ve aynı yıl Rusya Federasyonu tarafından Puşkin Nişanı ile ödüllendirildi.
Eserleri arasında "Bir Gün Mutlaka," "Ne Yağmur... Ne Şiirler...," ve "Kızıma Mektuplar" gibi önemli şiir kitapları bulunmaktadır. "Yaşayan Bir Şiir" ve "Şiirin Dili" gibi deneme kitapları da edebi kariyerinde önemli bir yer tutmaktadır.
Son yıllarda, 2015'te sanatının 50. yılı sebebiyle İzmir'de düzenlenen iki konser ile anılan Behramoğlu’nun, 2016 yılında Beşiktaş'ta bir heykeli dikildi. Türk edebiyatının önemli figürlerinden biri olarak kabul edilen Behramoğlu, 2021 yılında ADD Yılın Atatürkçüsü Ödülü’nü kazandı. Şiir ve edebiyat alanındaki etkisi ve katkılarıyla, Türk kültür ve edebiyatında iz bırakmaya devam ediyor.