Fill de Pere Coromines i Montanya. Estudià a la Facultat de Filosofia i Lletres de la Universitat de Barcelona, als Estudis Universitaris Catalans i a la Fundació Bernat Metge. Foren mestres seus Joaquim Balcells, Massó i Torrents, Nicolau d’Olwer i Carles Riba. Completà estudis a Montpeller (1927), a Madrid (1928), a Zuric (1929) i a París (1930). Es doctorà a Madrid amb un treball titulat Vocabulario aranés (1931). Pompeu Fabra l’introduí (1930) a les oficines lexicogràfiques de l’IEC i fou professor de filologia romànica a la Universitat de Barcelona fins el 1939, any en què s’exilià primer a París i aviat a l’Argentina. El 1946 fou nomenat professor a la universitat de Chicago. Fou membre de l’IEC des del 1950. Tenia un profund domini del català, del castellà i de l’occità, i coneixia a fons la bibliografia fonamental de la romanística, i també la lingüística indoeuropea i l’aràbiga. La seva extensa producció analitza, sobretot, la lexicografia i l’etimologia (Diccionari etimològic i complementari de la llengua catalana, 1980-91; Diccionario crítico etimológico de la lengua castellana, 1954-57) i l’ono-màstica (Estudis de toponímia catalana, 1965-70;Onomasticon Cataloniae, 1989-96). En el camp de l’estudi i edició de textos realitzà diversos treballs, com l’edició fragmentària de Vides de sants rosselloneses (1977), Lo llibre de les dones de Francesc Eiximenis (1981), l’edició de l’obra narrativa i lírica de Cerverí de Girona (1985 i 1988, respectivament) i l’edició crítica dels Versos proverbials de Guillem de Cervera (1991). Es dedicà també a la divulgació de temes de llengua (El que s’ha de saber de la llengua catalana, 1954) i és autor de llibres com Lleures i converses d’un filòleg (1971) i Entre dos llenguatges (1977), a mig camí entre l’erudició i la divulgació. Durant els anys cinquanta traduí diverses obres de Terenci, partint de versions iniciades pel seu pare. Li foren concedits nombrosos guardons, entre els quals el Premi d’Honor de les Lletres Catalanes (1984). Pòstumament s’han publicat diversos volums de la seva correspondència amb Francesc de B. Moll (2000), Josep Pla (2001), Joan Fuster (2002), Carles Riba (2002), Joan Sales (2004), Josep M. de Casacuberta (2005) i Pere Coromines (2006), entre d’altres.