El seu pare era musicòleg i rector de la Universitat de Brno. El 1952 es graduà en arts, cinema i literatura a la Universitat Carles de Praga, i posteriorment hi exercí la docència, professió que combinà amb la creació literària, l’assaig i la traducció. Els seus primers llibres publicats foren reculls de poemes. Ingressà al partit comunista txec el 1950, i en fou expulsat dos anys més tard per desviacionisme, però hi reingressà el 1956 fins el 1970, que en fou expulsat definitivament arran de la seva implicació en la primavera de Praga del 1968. Aquest any publicà dues obres que li donaren projecció al seu país i a l’Europa occidental: la novel·la Žert (‘La broma’, 1968) i el recull de narracions Směšné Lásky (‘Amors ridículs’, 1968), crítics amb l’autoritarisme del règim comunista, posició que comportà la prohibició de la seva obra i que l’obligà a publicar la següent novel·la, Život je jinde (‘La vida és en un altre lloc’, 1973, premi Mèdici), a França, on s’exilià definitivament. El 1979 el govern comunista txecoslovac li revocà la ciutadania. L’any 1981 es nacionalitzà francès.
Obtingué una plaça de professor a la Universitat de Rennes (1975) i, el 1980, a l’École des Hautes Études, i continuà publicant obres que consolidaren la seva posició com un dels novel·listes europeus de més relleu del segle XX. Des d’una preocupació menys política i més existencial, però igualment presidides per la ironia i el sentiment de l’absurd, aparegueren les novel·les Valčik na rozloucenou (‘El vals del comiat’, 1976, premi Mondello 1978), Kniha smíchu a zapomnění (‘El llibre del riure i de l’oblit’, 1981) i, sobretot, Nesnesitelná lehkost bytí (‘La insostenible lleugeresa de l’ésser’, 1985). Després de la novel·la Nesmrtelnost (‘La immortalitat’, 1989, premi Jaroslav Seifert 1994), la seva obra original és en francès: La lenteur (1995), L’identité (1998), L’ignorance (2000, primera edició apareguda en castellà) i La fête de l’insignifiance (2013, primera edició en italià). És també autor dels assaigs L’art du roman (1986), Les testaments trahis (1993) i Une rencontre (2009).
Rebé importants distincions al conjunt de la seva obra i a la trajectòria: premi de la Unió d’Escriptors de Txecoslovàquia (1968), premi Jerusalem (1985), premi Nelly Sachs (1987), premi de l’estat d’Àustria de literatura europea (1987), premi Herder (2000), el Gran Premi de literatura de l’Acadèmia Francesa (2001), Premi Nacional de literatura txeca (2008), el premi mundial Cino Del Duca (2009) i el premi Franz Kafka (2020). L’any 2019 el govern txec li concedí la ciutadania.