علی کسمایی در ۱۲۹۴ خورشیدی در تهران به دنیا آمد. پدر و مادر و نیاکان او گیلک و از روستای کسمای گیلان بودند.
سال‌های اولیهٔ زندگی و دبستان را همراه با خانواده در استان گیلان و استان مازندران گذراند.
پس از پایان تحصیلات دبیرستان در گیلان به تهران رفت و در رشتهٔ حقوق از دانشگاه تهران لیسانس گرفت.
کسمایی از ۱۳۲۵ خورشیدی به عنوان نویسنده و مترجم در روزنامه‌های مختلفی مشغول کار بوده و سردبیری روزنامه‌های معتبری مانند اطلاعات، مهرایران، عالم هنر و … را به عهده داشته‌است.
علاوه بر این از دهه ۱۳۲۰ خورشیدی به اخذ پروانهٔ وکالت دادگستری توفیق یافت که پروانهٔ وی اکنون در بخش نمایشگاه اسناد کانون وکلای دادگستری مرکز، نگهداری می‌شود. کسمایی از ۱۳۲۹ خورشیدی با نوشتن فیلم‌نامهٔ شرمسار به کارگردانی اسماعیل کوشان به سینمای حرفه‌ای وارد شد.
او علاوه بر نویسندگی در شاخه‌های دیگر سینما مانند کارگردانی و بازیگری نیز فعالیت داشته‌است اما عمدهٔ دلیل اشتهار کسمایی به تخصص وی در کار دوبله و مدیریت دوبلاژ بازمی‌گردد.
او از ۱۳۳۴ خورشیدی به عنوان مدیر دوبلاژ به حرفهٔ گویندگی روی آورد و سال‌های متمادی به توسعهٔ فن دوبله و تربیت گویندگان جوان و مستعد اشتغال داشت.
کسمایی بر بسیاری از دوبلورهای سرشناس ایرانی سمت استادی دارد. او به سبب پیشینهٔ طولانی، سوابق درخشان و تجربیاتی که در این عرصه داشت به عنوان پدر دوبلهٔ ایران نامدار شد. مهین کسمایی از دیگر دوبلورهای ایرانی، برادرزاده او است. علی کسمایی مشهور به عمو دوبلور نیز بوده است.
علی کسمایی تا پایان عمرش تنها زندگی کرد و بستگان درجه یکی نداشت و سرانجام پس از تحمل یک دوره بیماری طولانی‌مدت در ۶ تیر ۱۳۹۱ خورشیدی در تهران درگذشت.
حضور در سینما به عنوان کارگردان، فیلم‌نامه‌نویس و مدیر دوبلاژ
کسمایی درباره ورودش به سینما اینطور توضیح می دهد: «زمانی‌که وارد سینما شدم، حتی در ایران یک «مویلا» (میز تدوین) وجود نداشت و دوبله فیلم‌های فارسی را که در «پارس‌فیلم» انجام می‌شد، هنرمندانی چون سیامک یاسمی، ژاله علو، مهین بزرگی و بیژن محتشم که علاقه‌مند و عاشق سینما بودند، انجام می‌دادند. آن فیلم‌ها که در «پارس‌فیلم» ساخته می‌شدند، نه صدای صحنه و نه صدای شاهد داشتند؛ بنابراین ما دیالوگ‌های آنها را درست می‌کردیم. خوشحالم خدا عمری به من داد که بتوانم با سه نسل کار کنم.»
علی کسمایی در جایی دیگر در مراسم تقدیری که برایش در جشن سینمای ایران گرفته بودند، درباره حضورش در سینما گفته است: «من یکی از پیشگامان سینمای ایران هستم و زندگی‌ام را در این راه سپری کردم. بسیار خوشحال هستم که جامعه هنری و مدیران سینمای ایران، خدمتگزاران سینما را همیشه به یاد دارند و با پاداش‌های معنوی سرافرازشان می‌کنند. نمونه حاضرش خود من هستم که سال‌های سال در مدیریت دوبلاژ ایران خدمت کردم و به عنوان پدر دوبلاژ ایران مفتخر شده‌ام و سپاسگزارم. شما هنرمندان گرامی شهریار شاعر را می‌شناسید، شعرهای ناب او را خوانده‌اید یا شنیده‌اید. او در بیتی غمگنانه سروده است «تا همه عمر رفیق ندانی که کیستم …روزی سراغ من آیی که نیستم» من با اجازه زنده‌یاد شهریار در این بیت شعر او دست می‌برم و به مناسبت این بزرگداشت به اهالی سینما می‌گویم تا «هستم رفیق تو دانی که کیستم … روزی سراغ من آیی که هستم».
وی در ۱۳۸۸ خورشیدی جوایز و یادگارهایش را که شامل عکس‌ها، فیلم‌ها، لوح‌ها و یادگاری‌های بیش از نیم‌ سده فعالیتش در سینما بود به موزه سینما واگذار کرد. او در دفتر موزه سینما نوشت: «اینک حاصل زندگی‌ام را، از نوشته‌ها، سروده‌ها، کتاب‌ها، لوح‌های تقدیر، فیلمنامه‌ها، نوارها و … به موزه سینمای ایران پیشکش می‌کنم تا از گزند پراکندگی و نابودی در امان باشند و باشد که برای آیندگان به کار آید. بر پیشینیان است که‌ با کوشش خستگی ناپذیرتری، این مرزوبوم کهنسال پرافتخار را آبادتر و توسعه یافته‌تر و افتخار آمیزتر و موزه‌اش را پربارتر به آیندگان پیشکش کنند.»

غلامعلی افشاریه دوبلور سینما و تلویزیون در مورد ویژگی های زنده یاد علی کسمایی، اظهار داشت: از ۱۳۳۸ خورشیدی که وارد عرصه دوبلاژ شدم با ایشان آشنا شدم. افتخار این را داشتم که در ۱۵ فیلم در خدمت ایشان باشم. زنده‌یاد «علی کسمایی» استادی بی‌نظیر و پیشکوست حقیقی دوبله ایران بود.
این دوبلور گفت: زنده یاد «علی کسمایی» پایه‌گذار دوبله سالم در ایران بود. برای دوبله یک کار بسیار وقت می‌گذاشت، از همه گویندگان استفاده می‌کرد و آنقدر یک کار را تکرار می‌کرد تا آنچه از آن می‌خواهد دربیاورد. واقعاً این نوع کارها در عرصه دوبلاژ دیگر تکرار نمی‌شود.
مرحوم «علی کسمایی» برای دوبله یک کار دل می‌سوزاند و لقب پدر دوبلاژ ایران برازنده ایشان بود. امیدوارم روح ایشان قریق رحمت الهی شود.
منوچهر اسماعیلی دوبلور پیشکسوت هم درباره کسمایی گفته بود: «من بخش کوچکی از حاصل عمر «علی کسمایی» هستم. درود می‌فرستم به تمام هنرمندان که سرمایه‌گذار سینما بودند. من افتخار دارم که در ۲۰ سالگی در فیلم «دروازه پاریس» با ایشان همکاری کردم. یکی از ویژگی‌های علی کسمایی دادن فرصت بود. او یاد داد، چیزی را که یاد گرفتی پیش خودت نگه‌ندار. این باعث ماندگاری نام علی کسمایی در دوبلاژ ایران شد.»
علی کسمایی پس از تحمل یک دوره بیماری طولانی‌مدت، در ۶ تیر ۱۳۹۱ در تهران درگذشت.