Patrick Raynal passe une partie de son enfance dans le sud-ouest de la France. Après avoir fréquenté de nombreux collèges, à 14 ans il rejoint son père à Saint-Paul. En 1969 obtient une maîtrise de lettres modernes à la faculté de Nice, ville qu'il mettra en scène dans ses premiers romans. Il milite activement dans les mouvements d'extrême gauche (Gauche prolétarienne).
Il devient critique spécialisé en littérature policière pour Nice Matin de 1982 à 1988. En 1982, il publie Un tueur dans les arbres, son premier roman.
En 1989, il propose à Télérama un reportage aux États-Unis sur quatre écrivains de son panthéon américain (James Crumley, Jim Harrison, Tony Hillerman et Richard Ford). Il découvre au cours de ce voyage la ville de Missoula (Montana) et ses nombreux écrivains.
Considéré comme un spécialiste de la littérature américaine, il collabore, de 1990 à 1995, au journal Le Monde (Le Monde des Livres). La même année, il obtient le Prix Mystère de la critique pour son roman Fenêtre sur femmes.
En 1991, Antoine Gallimard lui confie la direction de la fameuse collection de polars Série Noire qu'il dirigera jusqu'en 2004. En 1992 il crée la collection La Noire dont la première couverture reproduit le négatif de la célèbre Collection Blanche de Gallimard.
En 1995 dans le numéro de février de la revue Esprit (pages 77 à 96) il affirme que « Le roman noir est l'avenir du roman ».
Compagnon de route du festival Étonnants voyageurs depuis ses débuts, il en est le vice président jusqu'à sa démission le 4 décembre 2008.
En novembre 2004, il rejoint les Éditions Fayard (Collection Fayard Noir). Cette collaboration cessera en novembre 2009 (après le départ de Claude Durand), cependant il continuera, après cette date, à assurer la direction littéraire de tous les ouvrages achetés sur ses conseils.
Également scénariste, il a participé, en 1998, à l'écriture du film
Le Poulpe avec
Jean-Bernard Pouy et
Guillaume Nicloux.
Son dernier ouvrage paru, Lettre à ma grand-mère (Flammarion) n'est pas un roman mais un récit autobiographique après la lecture du manuscrit de Marie Pfister, sa grand-mère, déportée à Ravensbrück pour faits de Résistance.
Il collabore à la revue XXI (reportage en automne 2008 : « Aux sources du polar nordique », XXI, n°3 et en 2009 : « Henning Mankell au Mozambique », XXI Hors série).
Auteur de nombreuses préfaces il a notamment signé celles des deux volumes de
Georges Simenon, romans américains parus aux éditions Omnibus en 2009.
Père de trois enfants et grand-père, il est marié depuis 1970 avec Arlette Lauterbach (traductrice d'italien et co-auteur du Livre de Cuisine de la Série Noire et du Livre des Alcools de la Série Noire chez Gallimard).