Estudià enginyeria, que abandonà pocs mesos abans d’entrar al taller de l’arquitecte Joseph Lyman Silsbee, a Chicago; més tard, el 1887, entrà al d’Adler-Sullivan, on romangué fins el 1893, i fou fortament influït per la ideologia de Louis Sullivan. Amb l’habitatge d’Oak Park, Illinois (1889), inicià la seva obra amb referències a les construccions dels grangers i a les japoneses, que s’acusaren sempre en els seus habitatges. Del 1900 al 1909 feu el famós projecte “una casa en una ciutat a la praderia”, que marca la línia d’una sèrie de cases unifamiliars: en aquestes cases accentua la verticalitat, l’espai interior unificat, aprofita materials del lloc de construcció i se centra en plantes en forma de X, T i L, etapa que culminà en el Unity Temple de Chicago (1909). Però el fet més nou i més decisiu és la integració de la construcció en el seu entorn i la no ruptura amb la natura, que fa entrar a la mateixa casa. Representativa d’això és la casa Robie, a Chicago (1909) i la seva pròpia residència, a la propietat familiar de Taliesin (nom que utilitzà en altres de les seves realitzacions), a Wisconsin (començada el 1911).
Passà gairebé un any a Alemanya preparant l’edició dels seus projectes i obres, editats per Wasmuth (1910); exhaurida ràpidament, representà un revulsiu per a l’arquitectura europea. Del 1916 al 1922 sojornà al Japó, on construí l’hotel Imperial, a Tòquio, obra que realitzà amb decoració de tipus precolombí, preparada contra els terratrèmols, com es pogué demostrar el 1923. D'aquest estil és també la casa Hollyhock, a Hollywood (1918). Un altre cop als EUA, les construccions dels anys següents inclouen el ciment armat i altres materials, com a la Millard House, Pasadena (1923). El 1932 organitzà la Taliesin Fellowship, escola taller on els alumnes treballaven conjuntament amb ell, i construïen alhora l’edifici de l’escola. A partir del 1935, després d’una llarga època de marginació, construí algunes de les seves obres més importants, tant per l’aplicació dels materials com per l’estudi de la llum: Falling Water House i Kaufmann House, a Bear Run, Pennsilvània (1936), i les oficines de la Johnson Wax Co., a Racine, Wisconsin (1938).
Durant aquests anys feu els estudis de les anomenades Usonian Houses (nom derivat de United States of America), habitatges unifamiliars, econòmics, construïts a partir d’elements modulars a base d’angles en la majoria de casos, entre els quals hi ha la Herbert Jacobs House de Madison, Wisconsin (1936). Obres també molt representatives d’aquest moment són la Hanna House, a Palo Alto, Califòrnia (1937) i la seva residència d'hivern, Taliesin West, a Arizona (1937). Posteriorment, cal esmentar el museu Guggenheim de Nova York (1943-59), que tipifica un nou sistema de visita a una col·lecció; la Price Tower, a Bartlesville, Oklahoma (1955), i una sèrie de projectes utòpics, no realitzats, per a Bagdad i Pittsburg, així com el gratacel de 1.600 m d’alçària pensat per a Chicago. Com a teòric escriví diverses obres, en les quals polemitzava contra les construccions d’estil funcional o internacional —que anomena “caixes damunt xanques”— i on anà matisant les seves idees sobre l’organicisme. La seva obra i els seus nombrosos projectes i dibuixos, així com els escrits teòrics, el convertiren en un dels arquitectes més influents dels últims segles. L’any 2019 la UNESCO classificà vuit dels edificis de Wright com a patrimoni mundial de la humanitat.