Idősebb Dumas törvénytelen fia Párizsban látta meg a napvilágot, édesanyja női szabó volt. Hétéves koráig nagy szegénységben élt, ekkor azonban apja, akinek írásai révén sikerült némi jövedelemre szert tennie, adoptálta és magához vette. Anyját megviselte az elválás, ifjabb Dumas pedig későbbi műveiben a szerencsétlen sorsú nőket édesanyjáról mintázta.
Apja nagy hangsúlyt fektetett neveltetésére, bentlakásos iskolák, az Institution Goubaux és a College Bourbon tanulója volt, ahol azonban gyakran volt céltáblája társai csúfolódásának. Részint törvénytelen származása miatt, másrészt mert fekete vér is csörgedezett ereiben, lévén dédnagyapja Haitin élő nemesember, dédnagyanyja pedig rabszolganő volt. A megaláztatásokat soha nem tudta elfelejteni, írásaiban fontos helyet foglal el a törvénytelen gyerekek szomorú sorsa és a társadalmi megkülönböztetés elleni küzdelem.
Apja a neveltetésén túl arra is nagy gondot fordított, hogy bevezesse fiát a párizsi művészkörökbe és a félvilági társaságba. Egyik ilyen alkalommal, 1844-ben egy színházi estén ismerkedett meg az akkori párizsi élet egyik legünnepeltebb és legkapósabb kurtizánjával, a 20 éves Marie Duplessis-vel. Az ismeretségből néhány hónapig tartó keserédes románc lett, amely 1845 augusztusában szakítással végződött. Marie szép, művelt, intelligens és rendkívüli módon hazudós volt, Dumas mellett két másik szeretőt is tartott, akikről mélyen hallgatott. A szakítás után rövid ideig Liszt Ferenc is élvezhette kegyeit, majd feleségül ment egy korábbi szeretőjéhez, és 1847 februárjában halt meg tüdőbajban.
Ebben az időben ifjabb Dumas apjával utazgatott Spanyolországban és Algériában, és csak hazatérésekor szerzett tudomást Marie haláláról. Ekkor kivett egy szállodai szobát, újraolvasta Marie leveleit és nekiült megírni a világirodalom egyik legismertebb perditaregényét, A kaméliás hölgyet. Az 1848-ban megjelent mű óriási sikert aratott, a hivatásos drámaírók Dumas-t ostromolták, hogy színpadra írhassák.
Ezt azonban nem hagyta másra, 1852-ben elkészült a színdarab is, amelyet azonnal be is mutattak a Théatre du Vaudeville színpadán a szép, bár kevéssé tehetséges Eugénie Doche főszereplésével. A darab sikere még a regényét is túlszárnyalta, majd egy évvel később Verdi megírta belőle a Traviátát. Gautier Margit megható történetéből később több film is készült, amelyek közül a George Cukor rendezte 1936-os feldolgozás viszi el a pálmát Greta Garbo főszereplésével.
A kaméliás hölgy sikerét a későbbiekben Dumas már nem igazán tudta túlszárnyalni, noha továbbra is sokat dolgozott, élete során 13 regényt és számos színművet írt. Regényei közül talán a legsikerültebb az 1867-ben megjelent, részben önéletrajzi ihletésű A Clémenceau-ügy, amelyből színpadi és filmes változat is készült.
Míg apja színes történelmi regényeket és színműveket írt, ifjabb Dumas korának környezetébe helyezte darabjait, amelyek az úgynevezett tézisdráma műfaját képviselik. Írójuk nem titkolt célja volt fontos társadalmi kérdésekben – a család, a házasság intézményének szentsége, a kurtizánok szerepe, a törvénytelen gyerekek és a lányanyák szomorú sorsa – álláspontjának kifejtése.
Magánéletének eseményei több színművében is felbukkantak. Az 1853-as, Diana de Lys című darabja egy orosz diplomata feleségével folytatott szerelmi viszonyát dolgozta fel. Dumas 1864-ben vette feleségül Nadia von Knorringot, akitől két lánya született. Felesége halála után újból megnősült, ezúttal is egy korábbi szeretőjét, Henriette Régnier-t vette el.
Apjának alakja és saját gyermekkora ihlette A tékozló apa, illetve A törvénytelen fiú című darabjait, amelyeket Magyarországon is sikerrel játszottak. 1874-ben beválasztották a Francia Akadémia tagjai közé, élete végén, 1894-ben pedig megkapta a Becsületrendet is. Ifjabb Alexandre Dumas 1895. november 27-én hunyt el a Párizs melletti Marly-le-Roi-ban.
