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.
Рей Дъглас Бредбъри (понякога погрешно се счита, че името му е Реймънд) е роден в Уокигън, Илинойс. Майка му е шведска имигрантка. Баща му е работел като кабелен работник за електроснабдяването и телефонните компании. Дядо му и прадядо му по бащина линия са били издатели на вестници. Още от малък той чете и пише, и прекарва много време в библиотеката „Карнеги“ в Уокигън. Произведенията му „Вино от глухарчета“ и „Чувствувам, че идва нещо зло“ описват Уокигън под името „Зеления град“, и са полу-автобиографични. Семейство Бредбъри са живели в Тъксън, Аризона през 1926-1927 и 1932-1933 г, и в крайна сметка се установили в Лос Анджелис пред 1934 г, когато Рей е бил на тринадесет години.
Бредбъри завършва Лосанджелиската гимназия през 1938 г, но решава да не постъпи в колеж. Вместо това започва да продава вестници на ъгъла на Сют Нортън Авеню и Олимпик Булевард. Продължава да се самообразова в местната библиотека и, повлиян от научно-фантастични герои като Флаш Гордън и Бък Роджърс, започва да публикува научно-фантастични разкази във фензини през 1938 г. За пръв път му плащат за разказ в списанието "Супер Сайънс Сториз" (Super Science Stories) през 1941 г. Към края на 1942 г. той започва да се занимава само с писане. Първата му книга, сборникът разкази „Мрачният карнавал“, е публикувана от Акръм Хаус през 1947 г. Оженва се за Маргерита Маклайър (1922-2003) през 1947 г. Имат четири дъщери.
Рей Бредбъри умира на 91-годишна възраст на 5 юни 2012 г.