О.В. Куусинен родился 4 октября 1881 г. в семье портного в общине Лаукаа в окрестностях города Ювяскюля. Отто Куусинен учился в местной гимназии вместе с известными в последующем деятелями финляндской революции: Суло Вуолийоки, Эдвардом Гюллингом, Мартти Коверо.
В 1900 г. поступил на историко-филологический факультет Гельсингфорсского университета, окончил его в 1905 г., защитив дипломные работы по истории литературы и философии. В трудах молодого исследователя прослеживалось влияние набирающих популярность среди финской молодежи идей социального равенства и трудовой солидарности. В 1904 г. О.В. Куусинен стал членом Социал-демократической партии Финляндии (СДПФ), занимался просветительской деятельностью, политическим активизмом: участвовал в сборе подписей против введения в Финляндии общероссийской воинской повинности, писал стихи о национальном освобождении финнов, в 1905 г. вступил в рабочий забастовочный комитет. В тот же год начала свою деятельность Красная гвардия Финляндии, и О.В. Куусинен стал ее активным членом, принимал участие в захвате полицейского участка, в организации и поддержке протеста на улицах Гельсингфорса.
С 1906 по 1908 гг. О.В. Куусинен работал редактором «Социалистического журнала», писал политические статьи в рабочую газету «Тюэмиес» («Рабочий»), центрального органа печати СДПФ, постепенно закрепляя свою репутацию теоретика революции. В 1908 г. был избран депутатом финляндского сейма, переизбирался несколько раз. В 1911 и 1913 гг. занимал пост председателя СДПФ, представлял партию на съездах II Коммунистического интернационала. В 1917 г. О.В. Куусинен познакомился с В.И. Лениным и поддержал идеи русской революции, которая вскоре перекинулась и на независимую Финляндию.
В 1918 г. О.В. Куусинен стал членом Совета народных уполномоченных (СНУ) — революционного правительства Финляндии, однако после поражения восстания вынужден был покинуть родину и бежать в Советскую Россию. Поражение революционного движения привело к роспуску СНУ и созданию Финляндской коммунистической партии (ФКП).
В Финляндии О.В. Куусинен был женат на Сайме-Паулине Дальстрем, в браке с ней родились пятеро детей: Хертта, Эса, Рийкка, Хейкки и Танели. Двое старших пошли по стопам отца и занялись партийной и политической работой, когда вслед за ним переехали в 1920-е гг. в СССР.
В 1918 г. О.В. Куусинен вошел в состав ЦК КПФ вместе с Юрье Сирола и Юкко Рахья, а также в качестве представителя ФКП присоединился к работе вновь созданного III Коммунистического интернационала (Коминтерна). Основная деятельность О.В. Куусинена в последующие несколько лет заключалась в подпольной работе в Финляндии и Швеции с целью поддержания сетей сопротивления антисоветской власти и организации последующей революции. В эти годы он действовал под разными псевдонимами (в том числе широко известным «Отто Виллебранд»).
В 1921 г. Отто Куусинен перебрался в Россию. Здесь он поддержал работу своего школьного товарища Э.А. Гюллинга, председателя ревкома Карельской Трудовой Коммуны (КТК), выступил на I Всекарельском съезде Советов, подчеркнув важность создания первой карельской автономии, которую он видел как шаг навстречу новой социалистической революции в Финляндии.
Основной работой О.В. Куусинена с 1921 г. стала политическая деятельность в Коминтерне, он написал множество статей, посвященных проблематике международного освободительного движения пролетариата, провел конгрессы и встречи сторонников мирового коммунистического движения. В 1930-е гг. во время судебного процесса над Т.И. Антикайненом в Финляндии О.В. Куусинен выступил в поддержку героя Гражданской войны в Карелии и призвал международное сообщество присоединиться к требованиям об освобождении Т.И. Антикайнена из тюрьмы.
В середине 1930-х гг. в СССР началась Большая чистка, в ходе которой были уничтожены десятки финнов и карелов, проживавших в КАССР и за ее пределами. В лагерях ГУЛАГа погибли руководители и ответственные лица первой карельской автономии (Эдвард Гюллинг, Густав Ровио, И. Лумивуокко, Э. Хаапалайнен , А. Форстен), другие видные деятели финской революции, оставшиеся в СССР в составе Коминтерна и ФКП, в том числе руководитель компартии Куллерво Маннер, его супруга Ханна Мальм и другие. В лагеря попали также вторая жена Отто Куусинена Айно Куусинен (Туртиайнен) и его сын Эса, которые содержались в заключении до своего освобождения; Айно Куусинен вышла из последнего места заключения в 1955 г., получив реабилитацию. От старой гвардии красных финнов после репрессий 1937-1939 гг. не осталось практически никого, однако О.В. Куусинену удалось не только сохранить свободу, но и продолжить партийную карьеру.
В 1939 г. СССР и Финляндия вступили в Зимнюю войну. Советское руководство приняло решение о создании на захваченной финской территории Народного правительства Финляндской демократической республики (ФДР), просоветского органа власти, который должен был взять в свои руки власть над всей территорией Финляндии после победы СССР. Председателем правительства ФДР был назначен О.В. Куусинен. Центром ФДР временно стал населенный пункт Терийоки (Териоки), находившийся на Карельском перешейке.
Во время боевых действий фактической организацией политической и экономической жизни на оккупированных территориях занимались партийные работники Карельской Автономной Советской Социалистической Республики (КАССР), владеющие финским языком и приверженные идеям советского общества. В документах того времени отражено массовое бегство мирного населения, тяжелые условия жизни, нехватка продуктов питания и одежды, взаимная борьба финляндской и советской пропаганды.
В марте 1940 г. был подписан Московский мирный договор, по результатам которого СССР отошли некоторые территории Восточной Карелии (включая г. Выборг), Финляндия сохранила за собой Петсамо (Печенга). СССР был признан мировым сообществом агрессором и исключен из первой международной организации — Лиги Наций, понес существенные человеческие и материальные потери не только в боях, но и в результате плохой подготовки своих войск, слабой материально-технической обеспеченности бойцов, а также суровых погодных условий. Однако формально СССР одержал победу в войне и реализовал свои интересы (территориальные, материальные и даже идеологические — Финляндия выдала Советскому Союзу ранее осужденных деятелей ФКП А.П. Тайми и Т.И. Антикайнена).
После окончания Зимней войны некоторое время О.В. Куусинен продолжал работу в Коминтерне, однако в том же 1940 г. в связи с преобразованием КАССР и Карело-Финскую Советскую Социалистическую Республику (КФССР), двенадцатую союзную республику СССР, он был направлен в Карелию, чтобы занять должность руководителя верховного органа власти региона. На посту председателя Президиума Верховного совета КФССР О.В. Куусинен находился вплоть до 1956 г., когда республика потеряла статус союзной и вернулась в состав РСФСР. С 1941 г. он также избирался в ЦК ВКП(б) КФССР, вел активную работу в составе Совета национальностей Верховного Совета СССР, продолжал руководить работой Коминтерна в Москве.
В 1941 г. с началом Великой Отечественной войны и оккупации советской Карелии О.В. Куусинен вместе с другими руководителями республики был вынужден эвакуироваться в Беломорск, откуда и вел работу в военный период. Здесь он занимался устройством жизни мирного населения, поддержкой Красной армии, организацией поставок продовольствия и бытовых предметов, продолжал вместе с тем писать политические труды о международной обстановке (в том числе труд «Финляндия без маски», изданный в 1943 г.).
Несмотря на то, что после окончания Великой Отечественной войны О.В. Куусинен не проживал в Карелии на постоянной основе, он активно занимался организацией восстановления народного хозяйства, помощью населению республики и решением других политико-управленческих задач.
Во второй половине 1940-х гг. возобновилась работа по разработке новой конституции КФССР, в ходе которой комиссия во главе с О.В. Куусиненом занималась изменением положений старой конституции 1938 г. В 1940 г. сразу после преобразования республики был поднят вопрос о принятии нового основного закона, в котором статус союзного государства был бы полноценно отражен и закреплен, однако разработка затянулась, а в годы войны и вовсе прекратилась.
Возобновление создания новой конституции началось не сразу, но уже в 1948 г. проект закона был создан и единогласно принят. В связи с изменившимся статусом приграничного региона и послевоенными территориальными изменениями в новую редакцию конституции были внесены дополнения, касавшиеся внешнеполитических полномочий республиканских властей. Кроме того, все законы, принимаемые на территории КФССР, должны были издаваться на русском и финском языках, считавшихся равноправными на территории национальной республики.
В 1949 г. в КФССР проходило масштабное культурно-политическое событие — отмечалось 100-летие первого полного издания карело-финского эпоса «Калевала» в изложении финского литератора Э. Лённрота. Празднование юбилея народного литературного памятника имело для карельского руководства особое значение, поскольку сам председатель Президиума Верховного Совета КФССР О.В. Куусинен имел личный интерес к развитию карело-финской культуры, популяризации «Калевалы» в СССР и за его пределами.
Планирование празднования началось еще в 1947 г. в Институте истории, языка и литературы КФССР, когда было принято решение провести ряд мероприятий по созданию новых переводов эпоса, прозаических переложений рун, иллюстраций для нового издания и тематических выставок. В 1948 г. Совет министров КФССР сформировал комиссию по проведению празднования 100-летнего юбилея «Калевалы», которую возглавил Отто Куусинен. В рамках подготовки к юбилею в КФССР проводилось множество публичных мероприятий, посвященных тематике народного эпоса, появились популяризаторские публикации в периодических изданиях, вышли из печати научные, научно-популярные тексты о «Калевале» и ее истории, фотовыставки и информационные брошюры.
В 1949 г. основные торжества начались в Москве и Ленинграде, на них выступили карельские писатели и ученые, национальный музыкальный ансамбль «Кантеле», сказители и поэты. В Петрозаводске мероприятия начались 25 февраля, на них присутствовали представители многих союзных республик СССР, а также ученые-этнографы, писатели, исследователи.
Главным материальным результатом работы комиссии стало издание новой адаптации «Калевалы» в композиции, предложенной О.В. Куусиненом, в которой он переработал порядок и состав рун, сделав уклон на социалистическое прочтение мифов о мельнице Сампо, сотворении мира и т. д., оставив без внимания народные культурные и бытовые зарисовки о жизни карельских племен. Иллюстраторами в новом издании выступили ленинградский художник В.И. Кудров, выполнивший рисунки к титульным листам, и карельские мастера Г.А. Стронк и Н.А. Родионова, оформившие переплет, форзацы и орнаменты. Впоследствии Отто Куусинен участвовал в работе специально сформированной группы переводчиков «Калевалы» на русский язык, в числе которых были А.Г. Хурмеваара, А.И. Титов, Н.Г. Лайне и М.В. Тарасов.
О.В. Куусинен занимал пост председателя Президиума Верховного Совета КФССР до 1956 г., когда был поднят вопрос о возвращении республики в статус автономной в составе РСФСР. Решение о понижении статуса Карелии было обосновано тем, что малонаселенная и не самая передовая в плане экономики республика не отвечала своему высокому статусу, к тому же немаловажную роль сыграло окончательное осознание советским руководством невозможности присоединения Финляндии к СССР в обозримом будущем, что являлось основной целью существования союзной карело-финской республики. Сохранение государственного статуса фактически не зависело от мнения политических элит Карелии и О.В. Куусинена в частности, поэтому 16 июля 1956 г. Верховный Совет СССР принял закон о преобразовании КФССР в КАССР и о ее включении в состав РСФСР. Это решение встретило у официальных лиц республики однозначно положительную реакцию, которая массово транслировалась в периодической печати и считалась полностью отвечающей современному положению вещей, несмотря на слова критики, звучащие из народа и от известных лиц республики.
После изменения статуса республики и избрания нового председателя Президиума Верховного Совета КАССР Отто Куусинен покинул Карелию, в которой и прежде работал эпизодически, приезжая на конференции, съезды и собрания, и переехал в Москву. О.В. Куусинен сыграл значительную роль в формировании политического курса Н.С. Хрущева, преемника И.В. Сталина, участвовал в деконструкции культа личности вождя, занимался большой теоретической работой — возглавлял коллектив авторов фундаментального труда «Основы марксизма-ленинизма» (1960 г.), первого пост-сталинского изложения марксистско-ленинского учения. С 1952 по 1964 гг. О.В. Куусинен состоял в Президиуме ЦК КПСС, с 1957 г. был секретарем ЦК КПСС, членом Академии наук СССР. Принимал деятельное участие в формировании политического курса партии, являясь одним из старейших и наиболее уважаемых большевиков. Писал различные тексты по истории рабочего и революционного движения в Финляндии и мире. Был частым гостем в КАССР и других республиках РСФСР и СССР, пользовался большим авторитетом в среде партийных деятелей и ученых по всей стране. В течение послевоенных лет О.В. Куусинен получил множество государственных наград, включая 5 орденов Ленина, орден Героя Социалистического труда и др.
17 мая 1964 г. Отто Вилле Куусинен скончался в Москве, его прах со всеми почестями захоронен в Кремлевской стене.
После смерти О.В. Куусинена ЦК КПСС принял постановление об увековечении памяти деятеля революции и международного коммунистического движения. В числе обязательных мероприятий были указаны: сооружение памятника О.В. Куусинену в Петрозаводске; присвоение его имени Петрозаводскому государственному университету, а также одной из улиц в столице СССР; издание однотомника избранных сочинений.
16 июня 1964 г. Петрозаводский Карело-Финский государственный университет был переименован в Петрозаводский государственный университет им. О.В. Куусинена. На севере Москвы Хорошёвская улица также получила новое наименование — улица Куусинена. В честь Куусинена названы также улицы в Астрахани, Донецке, Алма-Ате.
Несмотря на то, что решение об установке памятника в Петрозаводске было принято в год смерти О.В. Куусинена, приступить к его исполнению получилось далеко не сразу. Конкурс на разработку проекта памятника, объявленный Министерством культуры СССР, затягивался, из-за чего участники (в том числе зарубежные) отказывались от проекта, а представленные ими эскизы не устраивали конкурсную комиссию. Только в 1968 г. к работе над проектом присоединились архитекторы А. Заварзин и Е. Кулага, а также скульптор Б. Дюжев, чья работа удовлетворила требования комиссии. Само возведение и торжественное открытие памятника в течение нескольких лет переносилось и состоялось только в июне 1973 г. в дни празднования 270-летнего юбилея г. Петрозводска. Памятник разместили в центре Советской площади, расположенной на пересечении Онежской набережной и проспекта Ленина, напротив здания исполкома Петрозаводского городского совета народных депутатов. В настоящее время памятник является охраняемым государством объектом культурного наследия.