Родился 5 января (17 н.с.) в Петербурге в семье чиновника Министерства внутренних дел, писателя-этнографа, художника-любителя. Окончив гимназию, Городецкий поступил на историко-филологический факультет Петербургского университета (1902), где познакомился со студентом А. Блоком, дружба с которым продолжалась долгие годы. С особым интересом занимался славяноведением, античностью, русской литературой, историей искусств, философией и фольклором. Писал стихи.
Первая книга стихов «Ярь» вышла в свет в 1906, за ней последовала вторая — «Перун», затем третья — «Дикая воля». Они принесли двадцатидвухлетнему поэту широкое признание.
Разочаровавшись в символизме (посещал знаменитые «среды» Вяч. Иванова, теоретика символистов), стал одним из организаторов «Цеха поэтов», акмеистов, куда вошли Н.Гумилев, А.Ахматова, О .Мандельштам и др. Издавали журнал «Гиперборей». В 1913 выпустил книгу восьмистиший — «Цветущий посох». С 1915 начинается дружба с С.Есениным, в котором он увидел надежду русской литературы и всячески поддерживал его.
Во время Февральской революции был в Персии, оказавшись там вместе с отступавшими русскими войсками. Октябрь 1917 застал поэта на Кавказе: сначала он живет в Тифлисе, затем — в Баку. В 1918 пишет стихотворение «Ностальгия», говорящее о решительности сделанного поэтом выбора: становится на сторону революции. В 1920, после вступления в Баку частей Красной Армии, Городецкий активно включается в строительство нового мира: руководит отделом агитации и пропаганды в РОСТА, возглавляет литчасть Политуправления Каспийского флота, редактирует различные журналы, выступает с лекциями и статьями о русской поэзии, музыке, живописи и культуре кавказских народов.
Летом 1920 поэт — в Петрограде, несколько раз встречается с Блоком, который организует вечер поэзии Городецкого. Пишет стихи, выступает со статьями и рецензиями. С 1921 Городецкий живет в Москве. Выходят сборники стихов «Серп», затем — «Миролом», поэма «Красный Питер». До 1924 работает в литчасти «Известий», печатает переводы стихов Якуба Коласа, Янки Купалы и др. Участвует в литературной жизни столицы, пишет стихи и прозу (повести «Черная шаль» и «Памятник восстания», роман «Алый смерч», «Московские рассказы»).
В 1930-е «поставил перед собой задачу создать оригинальное либретто советской оперы»: сочинил либретто «Прорыв», создал либретто оперы «Амран» («Прометей») для Большого театра, либретто «Александр Невский», «Думы про Опанаса», написал новый текст либретто оперы «Иван Сусанин», переработал в либретто «Графа Нулина», перевел либретто «Фиделио», затем — «Лоэнгрин» и др.
В 1936 вышел «Изборник» поэта («Избранные лирические и лиро-эпические стихотворения»).
Во время Отечественной войны был в эвакуации сначала в Ташкенте, затем — в Таджикистане. Переводил стихи узбекских и таджикских поэтов.
Вернулся в Москву еще до окончания войны, много писал: книжка стихов «Песня дружбы» (1945), стихи «Послесловие», «Памяти А. Н. Радищева» (1947), «Кремль» (1958), «Гомер» (1962), «Мудрость», «Раздумье» (1964), «Моя обитель» (196/) и многие другие.
В 1958 публикует автобиографический очерк «Мой путь». В 1960-е пишет стихи, посвященные подвигу космонавтов. В последние годы жизни преподавал в Литературном институте им. М.Горького, работая с заочниками. Последние стихи — «Горячее время», «Видна дорога». Умер в июне 1967.