Establert a Londres amb la seva mare després que s’hagués divorciat, en la seva joventut intentà establir-se com a escriptor, i col·laborà en publicacions literàries i treballà de periodista. El 1912 tornà als Estats Units. Participà en la Primera Guerra Mundial, i posteriorment treballà de comptable en una empresa petroliera, de la qual fou acomiadat el 1933 pels seus problemes amb l’alcohol. Tornà aleshores a la literatura amb narracions policíaques que publicà a les revistes Black Mask i Dime Detective.
El 1939 aparegué la seva primera novel·la, The Big Sleep, amb la qual aconseguí un èxit notable. Fou un dels conreadors més destacats de la novel·la negra. En els seus relats, caracteritzats per una gran concisió en l’expressió i pel domini del diàleg, descriu la corrupció de la societat, a la qual oposa un heroi íntegre i solitari, el detectiu Philip Marlowe, protagonista de les seves novel·les, que inclouen també Farewell, My Lovely (1940), The High Window (1942), The Lady in the Lake (1943), The Little Sister (1949), The Long Goodbye (1954) i Playback (1958).
Algunes de les seves obres han estat portades al cinema. La versió de The Big Sleep (1946), protagonitzada per Lauren Bacall i Humphrey Bogart i dirigida per Howard Hawks, especialment, esdevingué un clàssic del gènere. Treballà també com a guionista amb Billy Wilder (Double Indemnity, 1944) i George Marshall (The Blue Dahlia, 1946). L’any 2014 fou trobat el llibret de l’òpera The Princess and the Pedlar, publicada el 1917, del qual fou l’autor.