Từ nhỏ Võ Liêm Sơn đã theo đuổi Hán học, rồi học tiếp chữ Pháp, năm 1911 ông đỗ Thành Chung ở trường Quốc học Huế được bổ làm giáo học ở đạo Ninh Thuận, năm 1912 ông đỗ cử nhân Hán học khoa Nhâm Tý ở trường thi Quy Nhơn. Sau một thời gian học hậu bổ, ông được bổ tri huyện Duy Xuyên - Quảng Nam nhưng không đầy một năm ông bị huyền chức chuyển về Huế làm Thừa Biện. Trong thời gian này ông bắt đầu đọc sách của Khang Hữu Vi, Lương Khải Siêu, từ năm 1915-1918 ông lại được bổ làm giáo thụ rồi Kiểm học ở Phú Yên, năm 1919 chế độ học quan của Nam Triều bị bỏ, ông lại được điều ra Huế dạy Hán văn và Việt văn ở trường Quốc học.

Khi Tân Việt cách mạng Đảng thành lập ông được kết nạp và ông trở thành nơi đi lại và hội họp của các đảng viên. Năm 1930 ông và người con trai đầu là Võ Bỉnh Sơn bị bắt và đưa về giam ở nhà lao Hà Tĩnh gần một năm, sau khi được tha ông lại vào Huế, tại đây Khâm sứ Trung Kỳ Y-vơ Sa-ten (Yvé Châtel) đã nhiều lần mua chuộc ông nhưng ông không chịu ra làm quan. Năm 1934, ông sáng lập Tân Văn nghệ Tùng thư nhưng mới xuất bản được 2 cuốn sách thì bị khám nhà tịch thu sách vở và bị bắt giam mấy ngày. Sau cách mạng tháng Tám, năm 1947 Võ Liêm Sơn được chính phủ Việt Nam dân chủ cộng hoà bổ nhiệm làm Trưởng ban tuyên truyền kháng chiến, Uỷ viên uỷ ban kháng chiến hành chính đồng thời được cử làm Chủ tịch Mặt trận Liên việt Hà Tĩnh. Năm 1948, ông lại được bổ nhiệm làm Uỷ viên Ủy ban kháng chiến hành chính liên khu IV và trong Đại hội mặt trận Liên việt liên khu ông được bầu làm Chủ tịch. Trong năm này ông được cử đi dự Hội nghị văn hoá toàn quốc tổ chức ở Việt bắc, trong dịp này ông được tiếp kiến Chủ tịch Hồ Chí Minh và cùng với Bác chuyện trò xướng hoạ, nhưng cuối năm đó ông bị bệnh và mất vào đầu năm 1949.

Võ Liêm Sơn là một nhà khoa cử Hán học đồng thời là một trí thức Tân học, ông đã từng làm quan làm nhà giáo nhà văn nhưng bao trùm hơn cả là một nhà nho xứ Nghệ một chiến sĩ yêu nước, trên mọi cương vị tính cách ông đồ Nghệ và khí tiết nhà ái quốc đều bộc lộ rõ nét. Dạy học không chỉ là truyền thụ kiến thức cho học trò mà quan trọng hơn là tấm gương của mình truyền thụ cho học trò lòng yêu nước thiết tha và nhân cách cao đẹp, nhiều học trò của ông đã trở thành những nhà cách mạng xuất sắc như: Trần Phú, Hà Huy Tập, Trương Tấn Bửu, Võ Nguyên Giáp.