В соответствии с записью в приходской книге киевского костёла св. Александра, Казимир Малевич родился 23 февраля, а крещен 13 марта 1879 года. Его отец, Северин Антонович Малевич (1845—1902) (шляхтич Волынской губернии Житомирского уезда), служил управляющим на сахароваренном заводе известного украинского промышленника Николы Терещенко. Мать, Людвига Александровна (1858—1942), в девичестве Галиновская, была домохозяйкой. Венчались они в Киеве 26 февраля 1878 года. Казимир стал их первенцем. В семье было ещё четыре сына (Антон, Болеслав , Бронислав, Мечислав) и четыре дочери (Мария, Ванда, Северина, Виктория). Всего у четы Малевичей родилось четырнадцать детей, но только девять из них дожили до зрелого возраста.
До 17 лет Казимир с семьёй жил на Подолье. В 1895 году в возрасте 17 лет посещал Киевскую рисовальную школу Н. И. Мурашко. В 1896 году семья Малевичей переехала в Курск. Здесь Казимир работал чертёжником в Управлении Курско-Московской железной дороги, параллельно занимаясь живописью. Вместе с соратниками по духу Малевич сумел организовать в Курске художественный кружок. Малевич вынужден был вести как бы двойную жизнь — с одной стороны повседневные заботы провинциала, нелюбимая и тоскливая служба чертёжником на железной дороге и с другой — жажда творчества.
В 1899 году женился на Казимире Ивановне Зглейц (1881—1942). Венчание произошло 27 января 1902 года в Курске в католическом Храме Успения Богородицы. В Курске семья Малевичей за 260 рублей в год снимала дом (пять комнат), по адресу ул. Почтовая, 17, принадлежавший Анне Клейн. В 1904 году решился круто изменить свою жизнь и переехать в Москву, несмотря даже на то, что супруга была против так как Малевич оставлял её с детьми в Курске. Это наметило раскол в его семейной жизни.
5 августа 1905 года он впервые подал прошение о приёме в Московское училище живописи, ваяния и зодчества. Однако в училище его не приняли. Возвращаться в Курск к жене и детям Малевич не захотел. Тогда он поселился в художественной коммуне в Лефортово. Здесь, в большом доме художника Курдюмова, жили около тридцати «коммунаров». Платить за комнату приходилось по семь рублей в месяц — по московским меркам, очень дёшево. Но через полгода, весной 1906-ого, когда деньги на жизнь закончились, Малевич был вынужден всё же вернуться назад, в Курск, к семье и службе в Управлении Курско-Московской железной дороги. Летом 1906 года он снова подал документы в Московское училище, однако его не приняли и во второй раз.
В 1907-м году в Москву поехала мать Казимира Малевича Людвига Александровна, найдя работу заведующей столовой. Через несколько месяцев, сняв квартиру из пяти комнат, она отправила невестке распоряжение переезжать со всей семьёй в Москву. Впоследствии Людвига Александровна арендовала столовую на Тверской улице. Эту столовую в рождественские праздники 1908 года ограбили. Имущество семьи было описано и продано, и Малевичи переехали в меблированные комнаты в Брюсовом переулке, а Людвига Александровна вновь открыла столовую в Напрудном переулке. Три из пяти комнат занимал Казимир Малевич с семьёй (женой и двумя детьми). Там усилились размолвки и Казимира Зглейц взяв обоих детей, уехала в село Мещерское и нашла работу фельдшерицей в психиатрической лечебнице. Уехав оттуда с врачом, она оставила детей у одной из сотрудниц больницы.
С 1906 до 1910 года Казимир посещал занятия в студии Ф. И. Рерберга в Москве. В 1907 году принимал участие в XIV выставке Московского товарищества художников. Познакомился с М. Ф. Ларионовым. Когда Казимир Малевич приехал за детьми, они были у заведующего хозяйством Михаила Фердинандовича Рафаловича. Дочь Рафаловича, Софья Михайловна Рафалович, вскоре стала гражданской женой Казимира Малевича (несколько лет Малевич не мог получить развода с первой женой). В 1909 году он развёлся с первой женой и вступил в брак с Софьей Михайловной Рафалович (18? — 1925), отцу которой принадлежал дом в Немчиновке, куда отныне Малевич постоянно приезжал жить и работать.
С 1910 года и до самой смерти Казимир участвовал в различных выставках, выступал с лекциями и докладами, публиковал статьи в журналах. С 1928 до 1930 года Малевич преподавал в киевском художественном институте. В 1932 получил должность руководителя Экспериментальной лаборатории в Русском музее. Произведения художника были включены в экспозицию «Искусство эпохи империализма» в Русском музее. В 1933 году началась тяжелая болезнь. Скончался в Ленинграде 15 мая 1935 года от рака предстательной железы.