Родился в 1928 году в селе Шекер, ныне Таласской области Киргизии. Его отец Торекул Айтматов был видным государственным деятелем Киргизской ССР, но в 1937 году был арестован, а в 1938 расстрелян. Мать, Нагима Хазиевна, татарка по национальности, была актрисой в местном театре.

Окончив восемь классов, поступил в Джамбульский зоотехникум, который окончил с отличием. В 1948 Айтматов поступил в сельскохозяйственный институт во Фрунзе, который окончил в 1953. В 1952 начал публиковать в периодической печати рассказы на киргизском языке. По окончании института в течение трех лет работал в НИИ скотоводства, одновременно продолжая писать и печатать рассказы. В 1956 поступил на Высшие литературные курсы в Москве (окончил в 1958). В год окончания курсов в журнале "Октябрь" был опубликован его рассказ "Лицом к лицу" (перевод с киргизского). В том же году были опубликованы его рассказы в журнале "Новый мир", а также вышла в свет повесть "Джамиля", принесшая Айтматову мировую известность.

Автор повестей и романов: "Джамиля", "Лицом к лицу", "Тополек мой в красной косынке", "Верблюжий глаз", "Первый учитель", "Материнское поле", "Прощай, Гульсары!", "Белый пароход", "Ранние журавли", "Пегий пес, бегущий краем моря", "И дольше века длится день" ("Буранный полустанок"), "Плаха", "Тавро Кассандры".

В 1990-1994 работал послом СССР и России в странах Бенилюкса. До марта 2008 года был послом Киргизии во Франции, Бельгии, Люксембурге и Нидерландах.

В 2006 г. участвовал в выпуске книги "Автограф века".

Депутат Верховного Совета СССР, член ЦК Компартии Киргизии, член секретариата Союза писателей и Союза кинематографистов, один из руководителей Советского комитета солидарности со странами Азии и Африки, главный редактор журнала "Иностранная литература", инициатор международного интеллектуального движения "Иссыккульский форум".

Умер 10 июня 2008 года в больнице немецкого города Нюрнберг в клинике, где находился на лечении.