萬歷二十六年（1598）中進士，工詩善書。初授承天府（今湖北鐘祥）推官，屢遷南京兵部郎中、陜西西安府知府、陜西督學(xué)僉事、蘇松道副使。后因為人耿直性剛，罷官居家。

天啟年間（1621～1627年），起任貴州威清道參政、湖廣按察使，贊畫軍前。水西土司叛亂，貴陽之圍方解，貴州巡撫王三善輕兵深入，尹伸力勸不聽。王三善中伏死，尹伸突圍而出。傅宗龍接任貴州巡撫，剛愎自用，不聽尹伸的建議，殺歸正之人陳其愚等，貴州的局勢于是大亂。尹伸在軍中三年，身經(jīng)十余戰(zhàn)，有功不敘，竟奪官。不久以普安三岊河之捷，免罪貶秩視事。

崇禎五年（1632年），固守全城。次年，擊退清華鎮(zhèn)賊寇，擢升云南右布政使、河南左布政使。到任不到三個月，以“失御流寇”罷官，歸里。

崇禎十七年（1644年），張獻忠攻破敘州（今四川宜賓），客勸他走，尹伸說：“國君死社稷，臣死寢，正也。大臣豈圖草間求活哉！”于是，身穿朝服，打開重門，端坐中庭，遙望張獻忠的兵卒大罵。兵卒說：“此必尹公”。尹伸在西安做官的時候，以清直著稱，爭重其名，欲生致之，于是準(zhǔn)備把他送到成都，授吏部尚書。行至井研，馮雙禮宴請尹伸，尹伸踢倒了宴席，辱罵義軍。馮雙禮不能忍受，于是將尹伸與其妻小支解而死。

明安宗立，授尹伸太仆少卿、太常寺卿，已不知尹伸已經(jīng)殉國。事聞，追謚“忠介”。

尹伸幼年即頗聰穎，對古文詞無所不讀，攻書汲古，精于鑒賞。二十歲即萬歷丁酉（1597年）鄉(xiāng)試時中舉，次年成進士。并以節(jié)義文章自負，他工于書翰，尤擅長詩作。精習(xí)智永禪師書法，每日必書楷字五百、寒暑不斷。他的楷書、行草，皆為人所寶貴。

他的著作有《自偏堂集》、《東游草》，為時人所推重，事跡入《明史》、《列朝詩集小傳》。稍后宜賓邑令邢夢鶴曾為撰《尹忠介公<東游草>序》稱其詩為“詩本性靈而具渾樸之筆，出之以幽窗峭峻之觀，一似肖其人性情者。游西湖歌管繁麗之場，而時為憂時傷俗之語�！庇盅浴爸猎�吳門詩有曰：u2018何方堪老死，未暇計清貧u2019。則先生之皎然不欺其志者可知矣夫！”

尹伸任陜西提學(xué)使時，選撥士子的試文“必以馴雅高古為則，”使當(dāng)時的浮靡之風(fēng)為之一變。他曾經(jīng)以試文拔識了明代的文學(xué)家、萬歷進士、明代“竟陵派”創(chuàng)始人鐘惺于諸生之中，使鐘惺的文名日益為人所重。

崇禎甲戌（1634年）年，尹伸買舟下瞿塘，出三峽，抵金陵，游吳西、浙中，與朋輩錢謙益等登山臨水，飲酒賦詩，唱和于吳越之間，悠然自得。第二年，始返鄉(xiāng)里。

子：尹長庚，字西有，負經(jīng)世才，任知縣，客死揚州。

《南明史》：伸強直不阿，所至于長吏忤，然待人有始終，篤分義。