Après des études de lettres à Auxerre, il est reçu premier au concours de l'IDHEC. Devenu lecteur de littérature française à l'Université de Bombay, il devient assistant réalisateur de
Roberto Rossellini pour les besoins du documentaire India, terre mère, réalisé pour la télévision italienne. De retour en France, il réalise cinq longs-métrages pour le cinéma, dont le film policier Adieu l'ami, interprété par
Alain Delon et Charles Bronson, ainsi que plusieurs téléfilms. Il s'éloigne de la réalisation au milieu des années 1970 pour se consacrer à l'écriture.
Ayant déjà acquis une certaine notoriété sous son vrai nom, il adopte le pseudonyme de Jean Vautrin lors de son entrée en littérature. A bulletins rouges, son premier roman, est publié en 1973 dans la collection Série noire. Il gagne en notoriété comme auteur de roman policier au cours des années 1970, avec des oeuvres comme Billy-Ze-Kick ou Bloody Mary, tout en continuant par ailleurs à écrire sous son vrai nom des scénarios pour le cinéma.
En 1987, avec l'écrivain Dan Franck, il crée un personnage de reporter photographe au grand coeur surnommé Boro (dont le « modèle » le plus probable n'est autre que Robert Capa), dont les aventures, situées dans les années 1930, courent sur la série de romans intitulée Les Aventures de Boro, reporter photographe.
Il s'éloigne du polar et du roman d'aventures avec des oeuvres comme Patchwork, qui obtient le Prix des Deux Magots et La Vie ripolin. Un grand pas vers le bon Dieu lui vaut en 1989 la consécration du prix Goncourt. En 1998, il reçoit le Prix Louis Guilloux pour l'ensemble de son oeuvre.