Heinrich Karl Bukowski néven a németországi Andernach városában született 1920. augusztus 16-án német anya és német–amerikai apa gyermekeként. Hároméves volt, amikor Baltimore-ba, majd Los Angelesbe költöztek. Ahogy regényeiből is kiderül, pocsék gyermekkor jutott osztályrészéül: gyakorta munkanélküli apja mindenért elverte, az utcában lakó kölykök német akcentusáért csúfolták, ráadásul az arcát elborító pattanások félénkké, visszahúzódóvá tették. A testi-lelki szenvedést enyhítendő már kamaszként felfedezte az alkohol „jótékony” hatását – a szesz mellett másik lelki támasza az írás lett.
A középiskola elvégzése után a Los Angeles City College-ban művészetet, újságírást és irodalmat hallgatott, de csak két évig. Apja ekkor olvasta el néhány írását, és annyira feldühödött, hogy fiát az összes holmijával együtt kidobta a házból. Bukowski New Yorkba költözött, ahol íróként próbált szerencsét. Első novellája 1944-ben jelent meg a Story magazinban, nem sokkal később egy másikat is közöltek, de aztán feladta a küzdelmet, hogy betörjön az irodalmi életbe. Ebben nemcsak az játszott közre, hogy gyűlölte New Yorkot, hanem az is, hogy 1944-ben 17 napra rács mögé került, mert ki akart bújni a sorkatonai szolgálat alól.
Jobb híján visszatért Los Angelesbe, alkalmi munkákból tengődött, és számos élményt gyűjtött későbbi írásaihoz. 1952-ben levélkihordó lett a postán, az általa lélekölőnek tartott munkát három éven keresztül végezte kénytelen-kelletlen. 1955-ben vérző gyomorfekéllyel kórházba került, és majdnem meghalt, ekkor megfogadta, hogy nem iszik többé; fogadalma csak a kórház kapujáig tartott. A halálközeli élmények hatására verseket kezdett írni, első kötete 1959-ben jelent meg kétszáz példányban, majd a hatvanas évek elején több kötetet is publikált.
1958-tól több mint tíz évig levélszortírozóként ismét a postán dolgozott. 1962-ben alkoholmérgezésben meghalt első nagy szerelme, Jane Cooney Baker, akinek halála nagyon megrázta. 1964-ben lánya született Frances Smith költőnőtől, de a példás apa szerepe nem állt közel az íróhoz. 1967-ben kezdte írni rovatát, az Egy vén kujon feljegyzéseit a Los Angeles-i Open City underground újságba. Két évvel később a Black Sparrow Press kiadója, John Martin rendszeres, de nem túl nagy összegű támogatást kezdett folyósítani neki, és végre főfoglalkozású író lehetett. Rögvest kilépett a postától, és befejezte első regényét, a Postát, amely 1971-ben meg is jelent.
A hetvenes években sorra publikálta regényeit, megalkotva bennük alteregóját, Henry Chinaskit, aki leginkább iszik, nőzik, lóversenyre jár, klasszikus zenét hallgat egyedül, és – akárcsak az író – illúzióktól mentesen szemléli a körülötte kavargó nyomorúságos világot. Bukowski stílusát minden művében alapvető közvetlenség, nyílt szókimondás, kíméletlen őszinteség és fanyar humor jellemzi.
A hetvenes évek végére hazájában és Európa nyugati felén is befutott író lett, a nyolcvanas évekre pedig az anyagi jólétbe is belekóstolhatott. 1987-ben a filmvásznon is feltűnt, szerepelt Barbet Schroeder első Amerikában forgatott filmjében, a Törzsvendégben, amelynek forgatókönyvét egyébként Bukowski írta.
Nem sokkal a Ponyva című regénye befejezése után halt meg leukémiában, 1994. március 9-én Los Angelesben. Sírján a Don’t try (Ne próbáld) felirat olvasható utalva „ne próbálkozz, hanem csináld” életfilozófiájára.
Bukowski szókimondó, már-már obszcén nyelvezete miatt művészeti elismerésben sohasem részesült, egyetlen esetet kivéve, amikor egy irodalmi folyóirat Az Év Kívülállója díjat ítélte oda neki. Felettébb termékeny alkotó volt, több mint hatvan kötete jelent meg.
Magyarul először 1974-ben látott napvilágot egy novellája, majd 1995-ben az Egy vén kujon jegyzetei című műve. 2005-től 2012-ig a Cartaphilus adta ki műveit, köztük olyan remekeket, mint a Posta, a Tótumfaktum, a Nők, a Hollywood, valamint A semmitől délre és a Forró vízi zene című novelláskötetek. 2013-tól a Trubadúr Kiadó gondozta életművet, itt jelent meg a szerző életének utolsó évtizedében született novelláinak és verseinek gyűjteménye, a Vegyes felvágott, 2016-ban a magyarul korábban nem elérhető írásait tartalmazó Egy vén kujon további feljegyzései, majd 2017-ben a Macskák, amelyben a kedves állatairól szóló prózaversek, novella-, regény- és levélrészletek kaptak helyet.
2024-től a Troubadour Books és fiókkiadója, a Vörösbegy Könyvek folytatja a Bukowski-életmű gondozását már nem beszerezhető és még soha ki nem adott kötetek megjelentetésével. Ennek sorában az első az április 10-én megjelenő A város legszebb nője című novelláskötet lesz, amely először jelenik meg magyarul.
