Atret ja d’infant per la literatura fantàstica, després d’un intent fallit de convertir-se en pilot militar treballà en una planta siderúrgica mentre estudiava literatura, en què es graduà el 1950. El 1952 el seu conte The Lovers obtingué un premi Hugo i el decidí a professionalitzar-se com a escriptor. En total publicà unes 75 novel·les de gènere fantàstic, moltes d’elles part de cicles. La seva obra és una barreja de ciència-ficció, especulació filosòfica, erotisme i pastitx literari i de la cultura popular, elements a partir dels quals, amb una imaginació desbordant construeix mons alternatius determinats per algun fet pertorbador. Així, en una de les seves sèries més conegudes, Riverworld (1965-93), descriu un planeta habitat per personatges renascuts als quals es dóna una segona oportunitat i, en World of Tiers (1971-83), narra com uns demiurgs creen móns per al seu entreteniment als quals finalment s’hauran d’enfrontar a causa de la rebelió dels seus habitants. Altres sèries són Herald Childe (1968-73), Doc Caliban and Lord Grandrith (1969-70) i Dayworld (1985-90), entre d’altres. Publicà també novel·les indepents entre les quals The Gate of Time (1966), Tarzan Alive (1972), Jesus on Mars (1979), The Other Log of Phileas Fogg (1973). Obtingué dos premis Hugo més per la narració Riders of the Purple Earth (1967) i per To Your Scattered Bodies Go (1972, pertanyent a Riverworld).