Nació el 8 de noviembre de 1847, en Motul, Yucatán. Fue el segundo de 14 hijos del matrimonio formado por Adela Puerto y Justino Carrillo. Realizó sus estudios en la escuela oficial de su localidad en Mérida. 

Desde niño aprendió la lengua maya y una de sus grandes motivaciones fue la defensa de los derechos del pueblo maya. Sus biógrafos mencionan que Felipe Carrillo Puerto fue encarcelado a la edad de 18 años por exhortar al pueblo a derribar una cerca construida por los hacendados de Dzununcan para impedir el paso de los indígenas mayas.

Asimismo, participó en la revolución mexicana dentro del movimiento zapatista. Pero ya desde antes se dedicó a difundir la Constitución de 1857 entre los indígenas mayas que trabajaban como jornaleros en las haciendas henequeneras.

Fue el fundador del Partido Socialista del Sureste que antes se le llamó Partido Socialista Obrero de Yucatán). En 1918 encabezó la legislatura de su estado y llamó a elecciones, sin embargo tuvo que exiliarse por persecución carrancista y regresó en 1920 para unirse al Plan de Agua Prieta. Más tarde fue electo diputado en el Congreso de la Unión y en 1922 ocupó la gubernatura de Yucatán durante 20 meses. 

Su primer discurso como gobernador lo pronunció en lengua maya. A su administración se le considera como progresista, en virtud de que instituyó los viernes culturales y otorgó todos los derechos políticos a la mujer, para votar y ser votadas. 

En su mandato estableció la revocación de los funcionarios de elección popular, cuando fuera solicitada por el mismo pueblo. Asimismo, declaró de interés público la industria henequenera, redujo la producción de la misma, organizó la Comisión Exportadora de Yucatán e impulsó la Liga de Medianos y Pequeños Productores de Henequén. 

Entre otras acciones importantes de su mandato está el reparto de tierras y la fundación de la Comisión Local Agraria. Asimismo, fundó diversas escuelas socialistas, creó la Academia Mexicana de la Lengua Maya y la Universidad del Sureste.

En 1923, Carrillo Puerto combatió la rebelión de Adolfo de la Huerta, en contra del presidente Álvaro Obregón y tuvo que huir hacia el extranjero ante la superioridad de las fuerzas delahuertistas. 

Después de haberse salvado del naufragio del barco en que escapaba, y tras entregarse a sus perseguidores, los dirigentes del Partido Cooperativista, fue derrocado. Lo apresaron en Holbox, Quintana Roo, el 21 de diciembre de 1923. Después de su derrocamiento y captura, fue fusilado el 3 de enero de 1924, junto a once personas más, entre ellos algunos de sus hermanos.

En 1927, el H. Congreso local lo declaró Benemérito del Estado de Yucatán. Por su defensa de la lengua y los pueblos mayas se le ha llamado Apóstol de la Raza.