Quart dels fills del cirurgià Rodrigo de Cervantes i de Leonor de Cortinas. El 1551 la família es traslladà a la cort, aleshores a Valladolid, en cerca de possibilitats econòmiques, però de fet contragué deutes i el pare fou empresonat, malgrat les seves protestes d'hidalguía, que finalment foren ateses. Hom pot assegurar que Cervantes no cursà estudis universitaris —la seva presència a Salamanca com a estudiant és una pura hipòtesi—, però potser estudià en un col·legi de jesuïtes, qui sap si a Valladolid. Seguint un nou trasllat de la cort, la família Cervantes, el 1561, passà a viure a Madrid, on hi ha l’únic testimoni cert sobre estudis de l’escriptor. En efecte, el 1569 Juan López de Hoyos, que tenia un col·legi particular de gramàtica a Madrid, publicà un llibre de circumstàncies sobre les exèquies de la reina Isabel de Valois on figurava un sonet de Miguel de Cervantes, nuestro caro y amado discípulo. Probablement el mestratge de López de Hoyos fou anterior a aquesta data.
Al setembre del 1569 hom publicà un manament judicial contra “un Miguel de Cervantes”, absent de Madrid, acusat d’haver produït ferides a Antonio de Sigura i condemnat que li fos tallada la mà dreta i a deu anys de desterrament. Això lliga amb el fet que, al desembre següent, Cervantes apareix documentat a Roma, des d’on sol·licita que, a Madrid, hom li faci informació de netedat de sang. Sembla que degué fugir a Itàlia per donar temps a fer la informació de sang, per tal que la punició no fos tan severa. A Roma fou cambrer de monsenyor Giulio Acquaviva, però sens dubte molt poc temps, car el 1570 era soldat de la companyia de Diego de Urbina, del terç de Miquel de Montcada. Cervantes participà en la batalla de Lepant; malgrat estar malalt, amb febre, defensà amb dotze soldats l’esquif de la galera Marquesa i fou ferit. La mà esquerra li restà anquilosada, la qual cosa no l’inutilitzà per a la guerra, car el 1572 s’incorporà al terç de Lope de Figueroa i prengué part en diverses accions mediterrànies. Seguiren després uns quants anys de vida de guarnició a Sardenya, Llombardia, Nàpols i Sicília: potser en aquesta etapa féu bona coneixença de la literatura italiana i sembla que tingué alguns amors.
Amb el seu germà més petit, Rodrigo, també soldat, s’embarcà a Nàpols en la galera Sol per tornar a Espanya duent lletres de recomanació de Joan d’Àustria i del duc de Sessa. El 26 de setembre de 1575, a l’altura d’Aigüesmortes (a la desembocadura del Roine), la galera fou assaltada per un petit estol turc comandat pel corsari albanès Aunautí Mamí; Miquel i Rodrigo foren fets presoners i portats com a captius a Alger. La captivitat durà cinc anys. En trobar en poder de Miguel de Cervantes les susdites lletres de recomanació, els turcs cregueren que ell i el seu germà eren persones importants per les quals podrien obtenir un rescat elevat, la qual cosa era ben lluny de la realitat, car els pares de Cervantes, ja vells, es carregaren de deutes per reunir una migrada suma de ducats. Miguel intentà sense èxit quatre fugides d’Alger, la primera de les quals pel gener del 1576. Els ducats tramesos pels pares només pogueren rescatar Rodrigo, que tornà a Espanya amb un pla ideat per Miguel a fi d’alliberar-se. D’acord amb aquest pla, pel setembre del 1577 Cervantes i altres companys s’amagaren a la costa esperant una galera que els havia de recollir, però els captius foren denunciats i sorpresos pels turcs. Cervantes es féu únic responsable davant el bei d’Alger, Hasan Baixà —el marit de Zahara, la qual apareix a la història del Captiu de la primera part del Quixot amb el nom de Zoraida—. Al gener del 1578 fracassà un nou intent de fugida a Orà, i pel maig del 1580 s’esdevingué el darrer intent de fuga: Cervantes comprà una fragata, però fou traït, i des d’aleshores visqué engrillonat. Finalment, el frare trinitari Juan Gil aplegà els 200 escuts que mancaven als 300 reunits per la família de Cervantes, i aquest fou rescatat el 19 de setembre de 1580.
Mancat de recursos i havent de pagar els deutes contrets per la família, al maig del 1581 Cervantes anà a Portugal, on era Felip II, i aconseguí una gestió a Orà, on féu una breu estada. Al febrer del 1582 li fou negat un ofici a Amèrica. En aquesta data ja escrivia la novel·la Galatea. Del 1582 al 1583 són datables els seus amors amb Ana Villafranca (o Franca) de Rojas, muller d’Alonso Rodríguez, de la qual l’escriptor reconegué tenir una filla, Isabel de Saavedra. Pel desembre del 1584 contragué matrimoni amb Catalina de Salazar y Palacios, natural d’Esquivias, on visqueren els tres primers anys de matrimoni. La Galatea, que ell qualificà d’"égloga”, és una novel·la pastoral de prosa matisada i artificiosa, amb nombroses poesies intercalades; aparegué amb peu d’impremta del 1585 a Alcalá de Henares i reportà a Cervantes 1.336 rals (fou impresa pel llibreter Blas de Robles). Segurament en aquesta època escriví també obres teatrals, algunes de les quals foren representades a Madrid. Des del 1587 exercí el càrrec de comissari reial de proveïments; mentre la muller restava a Esquivias, recorregué gran part d’Andalusia requisant cereals i oli i tingué diversos incidents que culminaren amb la fallida del banc de Sevilla, on havia ingressat les contribucions recaptades, i, en conseqüència, sofrí empresonament a Sevilla, del qual sortí sota fiança.
Des del 1603 al 1604 apareix residint a Valladolid, voltat de dones: la muller, les germanes Andrea i Magdalena, Constanza, filla natural d’Andrea, i Isabel de Saavedra, filla natural de l’escriptor. Les declaracions fetes al procés obert a conseqüència de l’assassinat del cavaller Gaspar de Ezpeleta, ferit a la porta de la casa de Cervantes el 27 de juny de 1605, recollit per l’escriptor i la seva família i mort allí dos dies després, bé que palesaven que ells no tenien res a veure amb el fet, descobriren la intimitat de la llar de Cervantes, en la qual, hom declarava, entraven cavallers de dia i de nit, i recolliren murmuracions sobre la conducta d’algunes de les dones de la família, anomenades “las cervantas”. L’escàndol s’esqueia quan Cervantes acabava de publicar la primera part d'El ingenioso hidalgo don Quijote de la Mancha (1605 ), llibre que, tot de sobte, li atorgà un prestigi literari extraordinari.
El 1606, en traslladar-se definitivament la cort a Madrid, Cervantes hi fixà la seva residència i, casada la filla Isabel i mortes les germanes, restà amb la muller i la neboda Constanza. Foren anys en què, a causa del prestigi i l’èxit editorial del Quixot, publicà obres escrites anys abans que no havien trobat impressor, i en redactà de noves: Novelas ejemplares (1613), Viaje al Parnaso (1614), la segona part del Quixot (1615), etc. Freqüentà els ambients literaris madrilenys, com l’Academia del comte de Saldaña, i fou elogiat per alguns escriptors i víctima d’enveges i odis literaris. Cal remarcar la recíproca animadversió entre ell i Lope de Vega, no dissimulada ni per l’un ni per l’altre. Cervantes morí el 1617 i fou enterrat, per voluntat pròpia, al convent madrileny de les Trinitàries descalces de San Ildefonso, orde protegit pel comte de Lemus, a qui havia dedicat la primera part del Quixot i el Persiles, i on eren enterrades també la seva filla natural Isabel de Saavedra i la seva mare.
La penúria econòmica gairebé constant en la vida de l’escriptor (que no resolgué la seva fama literària), els moments de glòria i heroisme en la seva carrera militar, la captivitat a Alger, els seus viatges per l’Espanya central i meridional, la conducta d’algunes dones de la família contraposada als conceptes de l’honor del temps, es reprodueixen en les seves obres literàries i expliquen l’amargor de certes pàgines, expressada a vegades amb l’actitud humorística. Cervantes adquirí la dimensió de figura literària ja en edat madura, quan a cinquanta-vuit anys aparegué la primera part del Quixot, immediatament reeditada i traduïda amb assiduïtat i reconeguda pels contemporanis com a obra cabdal. Fins en aquest moment només era conegut per algunes poesies de circumstàncies i per la primera part de la Galatea, que no tingué mai continuació. Les seves obres teatrals, estrenades segurament entre el 1582 i el 1587, no havien assolit èxit, principalment a causa de l’aparició de Lope de Vega, el qual s’atragué l’entusiasme popular. El teatre de Cervantes, una part del qual aparegué impresa el 1615 com a Ocho comedias y ocho entremeses nuevos, nunca representados (les comèdies El gallardo español, La casa de los celos, Los baños de Argel, El rufián dichoso, La gran sultana doña Catalina de Oviedo, El laberinto de amor, La entretenida i Pedro de Urdemalas, i els entremesos El juez de los divorcios, El rufián viudo, La elección de los alcaldes de Daganzo, La guarda cuidadosa, El vizcaíno fingido, El retablo de las maravillas, La cueva de Salamanca i El viejo celoso), seguí en certs aspectes unes direccions que, si haguessin reeixit, haurien conduït a una experiència a l’estil de la tragèdia classicitzant francesa, com fa pensar La Numancia; allà on es mostra, però, més reeixit i manté millor els valors escènics és, sobretot, en les peces curtes o entremesos, quadres de trama breu i inconscient on, seguint i perfeccionant l’estil de Lope de Rueda, donà una visió humorística, realista i acolorida de la vida quotidiana castellana. La darrera gran obra de Cervantes fou Los trabajos de Persiles y Segismunda, publicada pòstumament el 1617. S'obre amb una impressionant dedicatòria al comte de Lemus, escrita quatre dies abans de morir, tenint-ne l’escriptor plena consciència. És una novel·la del gènere que hom sol denominar bizantí, posat de moda humanísticament al segle XVI. El seu tramat complicat i inversemblant, tan oposat al del Quixot, està al servei d’una clara ideologia contrareformista i ofereix episodis de gran bellesa i episodis d’eficaç dramatisme. L’alt mèrit de Cervantes està, però, en algunes de les seves Novelas ejemplares (Novel·les exemplars) i, sobretot, en la seva obra màxima, El Quixot.