Joachim Sartorius wurde 1946 als Sohn eines Diplomaten in Fürth geboren und besuchte daher Schulen in Tunesien, Kongo und in Kamerun. Von 1964 bis 1971 studierte Sartorius Rechtswissenschaften in München, London, Straßburg und Paris. Nachdem er 1973 zum Doktor der Rechte promoviert worden war, arbeitete er bis 1986 im diplomatischen Dienst, u. a. als Kulturreferent in New York, als Pressereferent in Ankara und schließlich als Gesandter in Nikosia (Zypern). In den folgenden Jahren leitete er das Künstlerprogramm des Deutschen Akademischen Austauschdienstes, war Generalsekretär des Goethe-Instituts in München und übernahm von 2001 bis 2011 die Intendanz der Berliner Festspiele.
Literarisch ist Sartorius als Lyriker, Herausgeber und Übersetzer in Erscheinung getreten. So übertrug er u. a. Gedichte von John Ashbery, Wallace Stevens, Louis Dudek, E. E. Cummings und Robert Gray vom Englischen ins Deutsche. Zudem gab er das Gesamtwerk von Malcom Lowry und von William Carlos Williams heraus. Im »Atlas der neuen Poesie« (1995), dem wohl umfassendsten Lyrik-Unternehmen der Gegenwart, verortet Sartorius Gedichte aus 36 Ländern und in 22 Sprachen, wobei sowohl die Übersetzungen als auch die Originale abgedruckt sind. 2014 folgte mit »Niemals eine Atempause« ein Handbuch der politischen Poesie im 20. Jahrhundert. Neben Gedichtbänden – darunter »Keiner gefriert anders« (1996), »Hôtel des Étrangers« (2008) und »Für nichts und wieder alles« (2016) – veröffentlichte Sartorius auch poetische Reisebücher. Die »Frankfurter Allgemeine Zeitung« bezeichnete »Die Prinzeninseln« (2009) als »ein sehr persönliches, mit autobiographischen Episoden versehenes Miniepos voller Poesie und feinsinniger politischer Beobachtungen, der wie ein Reiseführer seine Leser nicht nur mit auf die Prinzeninseln nimmt, sondern ihnen die Überbleibsel einer türkischen Lebensart vorstellt, von der viel zu wenige bei uns wissen, dass es sie noch gibt«. Auch in »Mein Zypern« (2013) greift Sartorius auf seine Erfahrungen als Diplomat vor Ort zurück und lässt dabei immer wieder Informationen über die Geschichte und Kultur der Insel einfließen und das Buch mit einem Anhang mit Gedichten enden.
Gemeinsam mit Norbert Miller ist Sartorius Herausgeber der Zeitschrift »Sprache im technischen Zeitalter«. Er ist Mitglied der Deutschen Akademie für Sprache und Dichtung sowie der Jury des jährlich verliehenen Friedrich-Gundolf-Preises. Nachdem er u. a. 1992 ein Stipendium der Rockefeller Foundation sowie 1999 den Paul-Scheerbart-Preis zugesprochen bekommen hatte, wurde Sartorius 2011 zum Chevalier des Arts et des Lettres ernannt. Er lebt in Berlin und Syrakus.