1898年(明治31) 東京深川に生まれる。本名一(はじめ)。 1911年(明治44) 日本画家鏑木清方(かぶらききよたか)に入門。生地の深川から「深」、 師清方の清字から偏の「水」をとって深水の号を与えられる。 1912年(明治45) 東京の美術団体巽画会の第12回展に「のどか」が初入選。 1914年(大正3) 再興日本美術院第1回展に「桟敷(さじき)の女」が入選。 1915年(大正4) 清方門下生による郷土会の結成に参加。第9回文展に「十六の女」が入選。 1916年(大正5) 版元渡辺庄三郎が主催する新版画運動に参加、初の木版画「対鏡」を制作。 1927年(昭和2) 東京大井の自宅に画塾を設立。第8回帝展で「羽子の音」が特選を受賞。 1929年(昭和4) 第10回帝展で「秋晴」が特選を受賞。翌年より無監査となる。 1930年(昭和5) 東京池上に画室を新築。朗峯画塾と名づける。 1932年(昭和7) 服部有恒・山口 春らと青々会を結成。(のちに児玉希望も参加) 1939年(昭和14) 山川秀峰らと青 会を結成。 1943年(昭和18) 海軍報道班員としてシンガポール・セレベス・ボルネオを歴訪。 1945年(昭和20) 3月長野県小諸に疎開。5月25日東京池上の自宅を空襲で失う。 1948年(昭和23) 伊東深水信濃風景第1回試作展覧会を開催し、木版連作「信濃十景」を発表する。 前年の第3回日展出品作「鏡」が日本芸術院賞を受賞。 1949年(昭和24) 神奈川県鎌倉に画室を新築、月白山荘と名づけて移る。 1950年(昭和25) 青 会と児玉希望の国風会が合同、同志を加えて日月社を結成。 1958年(昭和33) 日本芸術院会員に就任。 1972年(昭和47) 5月8日没。同年3月の師清方に続いての死であった。