A New York-i Brooklynban született, nem sokkal később családjával a queensi Woodside-ba, onnan pedig a New Jersey állambeli Leoniába költözött. Gyerekkorában régész szeretett volna lenni, de idővel rá kellett jönnie, hogy már minden jelentősebb várost feltártak. Érdeklődése az orvostudomány felé fordult, a Wesleyan Egyetemen gyógyszerészi, majd a Columbia Egyetemen orvosi diplomát szerzett. Hallgatóként éjszakánként a vérgáz-laboratóriumban dolgozott, vért vett, vagy a laboratóriumi állatok ketrecét pucolta. Az itt szerzett élmények visszaköszönnek műveiben, sok éjszakai üldözéses jelenet idézi fel a szövevényes útvesztőkkel teli épületegyüttesek hátborzongató világát. Tanulmányait a Harvardon fejezte be, ahol szemész szakorvosi diplomát szerzett.
A munkamániás orvos előtt szélesre tárult a világ, amikor a Cousteau Társaság őt kérte fel dél-franciaországi laboratóriumának vezetésére. Itt szeretett bele a búvárkodásba, amely életre szóló szenvedélye lett, amikor behívták a hadseregbe, mélytengeri búvárnak képezték ki. A víz alatt szerzett élményei inspirálták 2000-ben megjelent Szöktetés című, kivételesen nem orvosi témájú regényét.
A világsikert az 1977-ben megjelent Kóma hozta meg számára, amelynek rezidens orvosnő főhőse egy bostoni kórházban élete kockáztatásával leplez le sötét üzelmeket. Két évvel később hagyta el a nyomdát a szintén bestsellernek bizonyuló Szfinx, és ettől kezdve szinte minden évben újabb krimivel örvendezteti meg rajongóit. A Járvány, a Mutáció, a Műhiba, az Életjel, a Vakság, a Végzetes megoldás, a Haláltusa, a Halálos kockázat, a Ragály, a Kromoszóma és a Méreg című regényei sorra feljutottak a New York Times könyves sikerlistájának csúcsára. 2015-ben került a boltokba a Hibridóma című krimi, amelyben az orvosi thriller mestere visszaröpíti az olvasót oda, ahol a műfaj a Kómával elkezdődött: mi történik, ha kórházi betegeket használnak akaratuk ellenére gyógyászati „inkubátoroknak”. 2017-ben a Sarlatánokban egy remekül felszerelt kórházban bekövetkező sorozatos halálesetek nyomába eredt.
Stapleton a főszereplője a ma különösen aktuális, 2018-ban megjelent Génhiba című regényének, amely a génszerkesztés világába kalauzolja az olvasót. Szintén Stapleton és Montgomery voltak a főhősei a 2019-es Genezisnek, amely a családfakutatás kérdéskörét járja körül, a 2022-ben publikált Éjszakai műszaknak, illetve az idén magyarul is megjelent, az orvostudományi újításokról szóló A halál módja című kriminek.
Cook, aki nem hagyott fel az orvosi pályával sem, könyveiben sikeresen ötvözi az orvostudomány tényeit a fantázia világával. Egy-egy témához tudományos szempontból is alaposan felkészül, behatóan tanulmányozza a szóban forgó szakterületet. A törvényszéki orvostanról szóló műveinek megírása előtt például szakképzésen vett részt, sőt Miamiban boncolásokat is végzett.
a szerző, aki az elsők között írt olyan kényesnek számító témákról, mint a szervadományozás, a szervátültetés, a géntechnológia, a mesterséges megtermékenyítés és a kutatásfinanszírozás. Vektor című könyve a bioterrorizmus, míg a pandémia idején megjelent Vírus a járványok és a klímaszennyezés veszélyeire figyelmeztet.
Regényeit csaknem negyven nyelvre fordították le, köztük természetesen magyarra is. Könyvei szinte kívánkoznak a filmvászonra, a már 1978-ban megfilmesített Kóma után gyorsan elkészült a Szfinx, majd a Műhiba, a Halálfélelem, a Járvány, a Haláltusa, az Invázió és a Halálos kockázat televíziós és filmes változata.
Cook produkciós céget is létrehozott, amely filmeket és televíziós sorozatokat gyárt, társalapítója egy internetes szoftver cégnek, társigazgatója egy sportlétesítménynek, és jelentős ingatlanbefektetésekkel is rendelkezik. Korábban több étterme és egy építkezési vállalkozása is volt, üzleti vénájáról a New York Times üzleti rovata elismerő cikket közölt. Kedvenc időtöltése a belsőépítészet, szívesen sportol: atletizál, kosárlabdázik, teniszezik, síel, szörfözik, New York utcáin pedig előszeretettel közlekedik kerékpárral.
Magyarországon háromszor is járt, legutóbb 2018-ban, amikor a Sarlatánok című könyvét dedikálta.
