Jean-Baptiste-Théodore-Marie Botrel naît le 14 septembre 1868 à Dinan, dans les Côtes-du-Nord, d'un père forgeron breton. Confié dans l'enfance à sa grand-mère à Saint-Méen-le-Grand, il rejoint vers l'âge de sept ans ses parents installés à Paris, où la famille connaît des conditions matérielles précaires. Adolescent, il s'essaie très tôt à l'écriture : il compose une première pièce, Le Poignard, vers seize ans, et publie sa première chanson, Le Petit Biniou, sans succès commercial. Il exerce alors divers petits métiers — apprenti serrurier, employé, agent de la compagnie de chemin de fer Paris-Lyon-Méditerranée — avant de se tourner pleinement vers la chanson.
Le tournant survient en 1895 : appelé à remplacer un autre artiste sur une scène parisienne, il interprète La Paimpolaise, qui rencontre un succès immédiat et lance sa carrière de chanteur populaire. La musique de la chanson est composée par Eugène Feautrier, à partir d'une mélodie de cor de chasse, sur des paroles de Botrel inspirées par l'atmosphère du roman Pêcheur d'Islande de Pierre Loti. La chanson évoque un marin breton parti pêcher en Islande, qui regrette son village de Paimpol et la jeune fille qu'il y aime ; fait notable, Botrel ne découvrit Paimpol qu'en 1897, soit après avoir écrit la chanson. La Paimpolaise devient sa chanson-signature et le popularise sur les scènes de cabaret, notamment au Chat Noir à Montmartre.
Botrel se fait dès lors le « chansonnier breton », interprète en costume régional de chansons célébrant la Bretagne, ses paysages, ses marins et ses traditions. Il rassemble ses œuvres dans plusieurs recueils, à commencer par Chansons de chez nous (1898), préfacé par le folkloriste Anatole Le Braz et couronné par l'Académie française, puis Chansons de la Fleur-de-Lys (1899). Son œuvre, abondante, mêle pièces sentimentales, berceuses et tableaux de la vie bretonne — on y trouve des titres tels que Kenavo, Fleur de Blé Noir, Dors, mon gâs, La cruelle berceuse, La Lettre du Gabier ou La Ronde des Châtaignes. Plusieurs distinctions académiques saluent son travail : prix Montyon (1899), prix Capuran (1908), prix Archon-Despérouses (1913).
À partir de 1905, Botrel s'installe à Pont-Aven, où il fonde la même année la Fête (ou Pardon) des Fleurs d'Ajonc, l'une des premières fêtes folkloriques de Bretagne, contribuant à fixer une image colorée et festive de la culture bretonne. Devenu une véritable figure publique, il se présente comme l'ambassadeur populaire de sa province.
Pendant la Première Guerre mondiale, il est nommé en 1915 « chansonnier des armées », autorisé par le ministre de la Guerre à parcourir dépôts, camps et hôpitaux militaires pour y dire et chanter ses poèmes patriotiques destinés à soutenir le moral des troupes ; cet engagement lui vaut la Croix de guerre avec citations. Cette production de guerre, très marquée par le patriotisme de l'époque, occupe une place importante dans la dernière partie de son œuvre.
Théodore Botrel meurt à Pont-Aven le 28 juillet 1925, à l'âge de cinquante-six ans. Figure majeure de la chanson régionaliste française de la Belle Époque, il laisse un répertoire considérable qui a durablement façonné l'imaginaire populaire de la Bretagne, La Paimpolaise demeurant son titre le plus célèbre, repris par de nombreux interprètes tout au long du XXe siècle.