Ses parents, de confession juive, sont nés aux États-Unis mais sont originaires d'Europe centrale. Très tôt au contact des livres par l'intermédiaire de la bibliothèque d'un oncle traducteur, il commence à écrire à l'âge de 12 ans, peu avant de découvrir le base-ball que l'on retrouvera dans nombre de ses romans. De 1965 à 1967, il est étudiant à l'Université Columbia (littératures française, italienne et anglaise). Il commence à traduire des auteurs français (Jacques Dupin et André du Bouchet) et découvre Paris. Il y retourne en 1967 après avoir échappé à la guerre du Viêt Nam, veut faire du cinéma, rate le concours d'entrée de l'IDHEC. Il écrit des scénarios pour des films muets qui ne verront pas le jour mais qu'on retrouvera, plus tard, dans Le Livre des illusions.
Commence alors une dizaine d'années de difficultés. Il écrit des articles pour des revues, commence les premières versions du Voyage d'Anna Blume et de Moon Palace, travaille sur un pétrolier, revient en France pour un séjour de trois ans (1971-1974) où il vit de ses traductions (Mallarmé, Sartre,
Simenon), et écrit des poèmes et des pièces de théâtre en un acte.
En 1979, alors qu'il vient de divorcer et a tenté en vain de faire publier, sous le pseudonyme de Paul Benjamin, un roman policier (intitulé : Fausse balle), la mort de son père lui apporte un petit héritage qui le remet à flot et qui lui inspire L'Invention de la solitude. L'Art de la faim est publié en 1982, en 1985 c'est un recueil en prose, Espaces blancs, suivi bientôt de Effigies et Murales en 1987, Fragments du froid et Dans la tourmente en 1988 et Disparitions en 1993.
Paul Auster commence enfin à être reconnu comme un écrivain majeur. De 1986 (sortie de Cité de verre) à 1994 (Mr. Vertigo), il publie des romans majeurs comme Moon Palace et Léviathan. Il revient alors au cinéma, en adaptant avec le réalisateur
Wayne Wang sa nouvelle Le Noël d'Auggie Wren.
Smoke et
Brooklyn Boogie sortent en salle en 1995. Paul Auster réalisera lui-même
Lulu on the Bridge (1997) qui sera mal accueilli par la critique.
Il revient au roman avec Tombouctou (1999), Le Livre des illusions (2002), La Nuit de l'oracle (2004) et Brooklyn Follies (2005).
Marié puis séparé de l'écrivaine Lydia Davis, il s'est remarié en 1981 avec une autre romancière, Siri Hustvedt. Il a deux enfants également artistes, le photographe Daniel Auster et la chanteuse Sophie Auster.