Narodil se v Bostonu ve státě Massachusetts, navštěvoval Massachusetts Normal Art School a působil na její fakultě.Zemřel v nedalekém Brookline ve státě Massachusetts.
Jako malíř byl známý svými mořskými krajinami a portréty.
Munsell se proslavil vynálezem Munsellova barevného systému, což byl první pokus o vytvoření přesného systému číselného popisu barev. Napsal o něm tři knihy: A Color Notation (1905), Atlas of the Munsell Color System (1915) a posmrtně vydanou knihu A Grammar of Color: Arrangements of Strathmore Papers in a Variety of Printed Color Combinations According to The Munsell Color System (1921). Munsellův systém řazení barev získal mezinárodní uznání a posloužil jako základ pro mnoho dalších systémů řazení barev, včetně CIELAB. V roce 1917 založil společnost Munsell Color Company.
Munsellův syn A.E.O. Munsell pokračoval v popularizaci Munsellova barevného systému i po jeho smrti.