A család eredeti nevét – Balssa – az író apja franciásította, s a nemesi származást jelző „de” szócskát is ő ragasztotta hozzá. Balzac nyolcéves korától bennlakó diák volt az oratoriánusok vendôme-i kollégiumában. 1814-ben családja Párizsba költözött, de ő továbbra is internátusban élt. Középiskolai tanulmányainak végeztével jogot hallgatott, egy ügyvédi irodában gyakornokoskodott, és bejárt a Sorbonne irodalomtörténeti előadásaira.
1819-ben félbehagyta a jogászi pályát, és bejelentette szüleinek, hogy író akar lenni. Apja beleegyezett, hogy két évig az új hivatásra készüljön. Beköltözött egy párizsi padlásszobába, emberfeletti erőfeszítéssel tanult, jegyzeteket készített. Éjszaka dolgozott, nappalait a szomszédos könyvtárban töltötte, időnként rossz munkásruhába öltözve a külvárosokat járta, élményanyagot gyűjtve. Két év után különböző álneveken (Lord R’Hoone, Horace de Saint-Aubin) közepes értékű regényeket kezdett írni gyorsan és nagy mennyiségben.
Huszonhat évesen – megunván a pénzt és sikert nem hozó irodalmat – merész üzleti vállalkozásba kezdett: nyomdát vásárolt, könyveket adott ki, de csődbe jutott, családját is magával rántotta. Ez a csapás egész életén át nyomon kísérte, folyton bujkálnia kellett a hitelezők elől, álnéven élt, és ami irodalmi szempontból fontosabb: felismerte, hogy a berendezkedő kapitalista társadalom fő mozgatója a pénz.
1829-ben megírta Huhogók című történeti regényét, amely kedvező fogadtatásra talált. Szobájában szeme elé egy kis Napóleon-szobrot helyezett, amelynek talapzatára jól látható betűkkel írta: „Amit ő karddal kezdett, én tollal fejezem be.” Ekkoriban alakult ki elgondolása, amelyet tizenkét év múlva Emberi színjáték összefoglaló cím alatt valósított meg. Korai regényeiben az egyén, a társadalom és a világegyetem viszonyát szerette volna érzékletessé tenni, így írta meg a Szamárbőrt (1831) és a Filozófiai elbeszéléseket (1831). A társasági életben is érvényesülni akart: költekezően élt, dandy módon öltözködött, a legmagasabb körökhöz tartozó nőkkel kezdett szerelmi viszonyt. 1832 végén lelkes levelet kapott Eveline Hanska lengyel grófnőtől, akivel később hosszú, szenvedélyes szerelmi levelezést folytatott.
Szüntelenül alkotott, évente öt-hat regényt írt. Sajátos életformát alakított ki: este nyolckor lefeküdt, éjfélkor felkelt, barátkámzsájában íróasztala mellé ült és egyfolytában dolgozott. Munka közben töméntelen feketekávét fogyasztott, rengeteget dohányzott, élni nem ért rá máskor, mint a néhány délutáni órában, amely szabadon maradt. Lelkében elmosódtak a valóság és a regényeiben megteremtett világ határai, regényalakjait gyakran összetévesztette élő emberekkel.
A Goriot apó 1834-es megjelenése után tűntek fel regényeiben a későbbi Emberi színjáték központi alakjai, és vált véglegessé a nagy szándék: bemutatni az egész francia társadalmat, minden rétegét, minden foglalkozási ágát, minden vidékét. Továbbra is öt-hat regényt írt évente, köztük olyan remekműveket, mint az Eugénie Grandet (1833), a César Birotteau nagysága és bukása (1837), az Elveszett illúziók (1837–43), valamint a Kurtizánok tündöklése és nyomorúsága (1839–47). 1842-ben jelentek meg első ízben összegyűjtve és rendszerező elvek szerint csoportosítva az Emberi színjáték addig elkészült darabjai.
Lázas és termékeny munkája közben utazott Oroszországban, Németországban, voltak szerelmi kalandjai, újabb, balul végződő üzleti ügyei. 1848-ban Párizsban érte a forradalom: nemzetgyűlési képviselő szeretett volna lenni, de csúfosan megbukott. 1849-ben jelöltette magát a Francia Akadémia tagjai sorába, ám mindössze Victor Hugo és Lamartine szavazott rá. 1850-ben súlyos betegen az ukrajnai Bergyicsevben feleségül vette Hanska grófnét, akinek kezét már 1841-ben, annak megözvegyülésekor megkérte.
Párizsba csak meghalni tért haza: 1850. augusztus 18-án, ötvenegy éves korában halt meg hashártyagyulladásban. Sírjánál, a Père Lachaise temetőben Victor Hugo mondott gyászbeszédet. Balzac egyik leghíresebb szobrát Auguste Rodin formázta meg, egykori párizsi otthonában ma múzeuma működik, művei számos film alapjául szolgáltak. A róla készült életrajzi film (1999) főszerepét Gérard Depardieu francia színész alakította.
