Рей Бредбъри е роден в Уокиган, щат Илинойс. Той не получава висше образование и след 1943 г. започва да се занимава с професионална писателска работа. Неговото първо произведение - разказът "Pendulum" е публикуван през 1941 г. в съавторство с Хенри Хъс. Първият му сборник с разкази излиза през 1947 г., но истинска популярност авторът постига при излизането на сборника "Марсиански хроники" (1950). Тази известност продължава и със следващите му книги.

За себе си той казва „Баща ми е Жул Верн. Хърбърт Уелс е мъдрият ми чичо. Едгър Алан По е братовчедът ми с крила на прилеп, когото държим в таванската стаичка. Флаш Гордън и Бък Роджърс са ми братя и приятели. Това е моето потекло. Като се прибави естествено и фактът, че Мери Улстънкрафт, авторката на „Франкенщайн“, ми е майка.“

Рей Бредбъри е носител на наградите „О'Хенри“, награда „Бенджамин Франклин“, награда на Американската академия, премията „Гандалф“. Той е удостоен с титлата „гранд-мастер“ през 1988.

При Бредбъри често се наблюдава размиване между категориите, и категоризирането на някои негови произведения понякога е субективно. Например, той често пише няколко разказа за определен набор герои или пък тема, прави дребни редакции или добавя още материал, и нарича резултатите роман. Често бива описван като автор на научна фантастика, но той самият не се причислява към никоя литературна категория.

„Като начало, не пиша научна фантастика. Написал съм само една научнофантастична книга, и това е „451 градуса по Фаренхайт“, която е базирана на реалността. Научната фантастика е изобразяване на реалното. Фентъзито е изобразяване на нереалното. Така че „Марсиански хроники“ не са научна фантастика, а фентъзи. Те са невъзможни, не разбирате ли? Това е причината, че ще се четат още дълго време - всъщност са гръцки мит, а митовете имат качеството да остават за дълго.“ (английският оригинал).

Освен литературните си творби, Бредбъри е написал и много есета на тема изкуства и култура, привличайки вниманието на критиците в тези области. Бил е консултант на американския павилион в Ню-йоркския световен панаир през 1964 г, и на изложбата, показана в геосферата „Космически кораб Земя“ в парка EPCOT, намиращ се в Уолт Дисни Уърлд.

Рей Бредбъри умира на 91-годишна възраст на 5 юни 2012 г.