蕭作霖早年就讀縣立師範學校，在北伐期間離校赴廣州，投考黃埔軍校第六期，但因不滿清黨政策而離去，投入張發奎部任職。北伐結束後，蕭作霖進入中央軍校軍官研究班第一期，但在蔣唐戰爭中加入唐生智部而遭到逮捕，戰事底定後始復學。蕭作霖於1930年畢業，後曾任第二十師營長、保定行營參謀等，九一八事變後曾在漢口創辦《楚天日報》。1933年，蕭作霖加入復興社，並與鄧文儀等人成立分支機構「中國文化學會」，任書記長、上海分會常務理事等，以及復興社機關刊物《中國革命》主編。
1934年，中國文化學會遭到解散，蕭作霖在酆悌推薦下出任復興社湖北分社書記，後又出任軍委會政訓處設計委員、豫晚綏靖公署民訓處長等。抗戰開始後，蕭作霖歷任兵役部國民兵司司長、第一戰區民訓處長、河南軍管區參謀長、天水行營軍務處長、平秦（平涼、天水）師管區司令等；1940年時調回重慶，擔任軍委會高級參謀，後入陸軍大學將官班甲級第二期受訓。蕭作霖曾在1942年成立「共濟社」，倡言政治改革、針砭時局。
戰後，蕭作霖赴上海活動，1948年時回到湖南，在程潛部下擔任湖南保安副司令、長沙警備司令等，協助其部署投共的準備。中共建政後，蕭作霖加入中國國民黨革命委員會（民革），並出任武漢市人民政府參事、民革中央委員等。1987年5月23日，蕭作霖病逝於武漢。著有《復興社述略》等。