柳機是一位出生於封建官僚家庭的才華橫溢的人物，其父柳慶爲西魏尚書左僕射。由於其家庭環境的優越，柳機從小受到良好的文化教育，博覽經史，十幾歲時就才華顯露。北周代西魏後不久，歷史上著名的北周武帝宇文邕被封爲魯國公。宇文邕賞識柳機才華，特引用他爲記室，時年僅19歲。宇文邕於武成二年繼位，又封柳機爲宣納上士。之後，柳機還任少納言、太子宮尹等職。
北周武帝宇文邕是一個有才能的皇帝，他掌權後進行了許多改革，使國力大增。建德六年，北周出兵滅北齊，從而統一了黃河流域。柳機從北周武帝參加了滅北齊的戰役，並以功封開府，後又轉遷司中大夫。北周武帝死後，皇太子宇文贇即位，是爲北周宣帝。北周宣帝是一個常荒唐的皇帝，即位後誅殺大臣，任用奸佞，沈緬酒色，大治宮室，直搞得國力大衰，民不聊生，人人恐懼。對此，柳機雖多次諫勸，但北周宣帝都不予採納。柳機見朝政日壞，已無挽回希望，恐在朝中引來殺身之禍，於是就請求外任，被任爲華州刺史。
宇文闡繼位的次年，楊堅代北周稱帝，改國號爲隋，楊堅是爲隋文帝。隋文帝召柳機回京，進封他爲建安郡公，賜邑二千四百戶，拜爲納言(即侍中，職權相當於宰相)。柳機身居要職，但爲政平庸，且經常酗酒，不理政務。幾年後，隋文帝任命他爲華州刺史(今陝西華縣)。然而，隋文帝對他仍然寵幸有加，因爲華州地靠近京師(即今陝西西安市)，隋文帝每月都要召見他。不久之後，他又改任冀州刺史。柳機在華州和冀州的任職期間，以寬惠的爲政贏得了人心。然而，後來由於病情加重，他被徵回京師。
柳機返回京師後，隋文帝特別看重柳機的長子柳述，並將自己的愛女蘭陵公主嫁給了他。蘭陵公主遵守婦道，深得隋文帝的喜愛。隋文帝對柳述也格外禮遇，這種寵幸也延伸到了柳機身上。柳機在京師生活了幾年後因病去世，享年56歲。他去世後，朝廷追贈他爲大將軍，青州刺史，並追封他的諡號爲"簡"。
