Graduat a l'acadèmia de West Point, s'incorporà a l'aviació militar, que li forní l’experiència de la primera novel·la, The Hunters (1956), la versió cinematogràfica de la qual (1958), protagonitzada per Robert Mitchum, obtingué un èxit considerable. El 1961 abandonà l’exèrcit per dedicar-se a escriure i, amb el cognom Salter, que més tard convertí en nom legal, publicà les novel·les The Arm of Flesh (1961) i A Sport and a Pastime (1967). Escriví també guions per a Hollywood, com ara el del film Downhill Race (1969), protagonitzat per Robert Redford i Gene Hackman, i dirigí també una pel·lícula (Three, 1969). Retornà a la ficció literària amb les novel·les Light Years (1975), Solo Faces (1979), Burning the Days (1997), a mig camí entre la ficció i l’autobiografia, i All That Is (2013).
Destacat autor de narrativa curta, el recull Dusk and Other Stories (1988) li valgué el premi PEN/Faulkner (1989), i en aquest gènere també publicà Last Night (2005). El 2012 obtingué el premi PEN/Malamud de narració. Així mateix, és autor del poemari Still Such (1988) i dels volums d'assaigs There and Then. The Travel Writings of James Salter (2005) i The Art of Fiction (2016, de publicació pòstuma). Escriptor de llenguatge molt depurat, la seva obra es nodreix de l’observació meticulosa de la realitat quotidiana, cosa que el portà a negar que existís una diferència entre la realitat i la ficció. La seva obra no obtingué un reconeixement ampli fins al final de la seva vida, tot i ser generalment molt ben considerada per la crítica.