Kolozsvárott született, apja tímármester volt. A család 1940-ben a szilágysági Zilahra költözött, a kisváros meghatározó élmény volt számára. A második világháború idején apját behívták katonának, és 1943-ban a Don mellett meghalt, elvesztése súlyos megpróbáltatást jelentett a családnak. Iskoláit Zilahon kezdte, 1952-ben visszakerült Kolozsvárra, ahol vasúti gépipari középiskolába járt. Miután az iskolát megszüntették, Nagyváradon és Szatmáron dolgozott vasúti műhelyekben, mozdonyvezetőnek készült, de szemgyengesége miatt az orvosi vizsgálaton alkalmatlannak minősítették.
Esti gimnáziumban érettségizett le, és 1958-ban felvették a kolozsvári egyetem jogi karára. Egyetemistaként jelentette meg első írását az Utunk című irodalmi folyóiratban, majd 1963-ban megnyerte a lap novellapályázatát az Ahol nem történik semmi című írásával. Abban az évben diplomázott, de a felkínált ügyészi állást nem fogadta el, s később sem vállalt olyan állást, ahol a jogi végzettségére lett volna szükség.
A jogi pálya helyett az irodalom mellett kötelezte el magát, 1963-ban az Utunk munkatársa, 1968-tól főszerkesztő-helyettese, 1990-ben a lap örökébe lépő Helikon című folyóirat főszerkesztője lett.
Az 1960-as évek elején induló Forrás-nemzedék egyik meghatározó egyénisége lett olyan neves pályatársak mellett, mint Szilágyi Domokos, Bálint Tibor, Lászlóffy Aladár. Ez a nemzedék új hagyományszemléletet teremtett, műveikben a társadalmi elkötelezettség helyett a személyiség vizsgálatára helyezték a hangsúlyt. A Forrás-sorozatban jelentek meg első novelláskötetei (Sorskovács, Ezen a csillagon), amelyekben kétkezi munkásokat ábrázolt hiteles helyzetekben, a maguk összetettségében, egyediségében, elszakadva a kor sematikus munkásábrázolásától.
Első regénye, az 1969-ben kiadott Üllő, dobszó, harang egy tanítónő és egy katonaszökevény szerelmének költői történetét állítja szembe a második világháború embertelenségével. Mindmáig talán legnépszerűbb, legolvasottabb műve második regénye, az 1975-ben megjelent Kő hull apadó kútba, amely egyszerre lélektani krimi, történelmi regény és pontos szociográfia. A kisiparos, kurtanemes ősöktől származó Szendy Ilka és a szegény napszámos Gönczi Dénes pusztító kapcsolatának története mögött elevenen rajzolódik ki a századforduló mozdulatlanságba merevedő vidéki kisvárosának képe. A magyar nyelven több kiadást is megért művet lengyelre, németre, oroszra, románra és szlovákra is lefordították.
A nyolcvanas években írta meg mitologikus nagyregényét, „a romániai diktatúra embertelen világának epikai parafrázisát”, az Agancsbozótot, amelynek megjelenését a cenzúra nem engedélyezte, csak 1990-ben vehették kézbe az olvasók, „tiltott könyvek szabadon” jelzéssel. Következő jelentős műve, a Hollóidő a három részre szakadt 16. századi Magyarországon játszódó történelmi regény, a „képzelet, a létezés és az emberi élet titkait fürkésző” kíméletlen és tragikus történet. 2020-ban ismét nagyregénnyel jelentkezett, a 18. században játszódó Messze túl a láthatáron című művet a kritika mintegy az életmű szintéziseként értelmezi.
A nagyepikai művek mellett továbbra is ír novellákat, karcolatokat, esszéket, hetvenedik születésnapjára Bolygó tüzek címmel jelent meg a kisprózáiból összeállított válogatáskötet. A 2019-es Katlanváros című könyv személyes sorsba és családtörténetbe is betekintést engedő írásai korábban az Utunk évkönyveiben jelentek meg, a 2021-es A hóhér könnyei című kötet írásait pedig a műfaji kísérletezés jellemzi.
Szilágyi Istvánt 2002-ben a Magyar Művészeti Akadémia, 2010-ben pedig a Digitális Irodalmi Akadémia tagjává választották. Munkásságáért több rangos kitüntetést is kapott: 1990-ben József Attila-díjat, 1992-ben Ady Endre-díjat, 1995-ben Déry Tibor-jutalmat vehetett át, 1999-ben a Magyar Köztársasági Érdemrend kiskeresztjével tüntették ki. 2001-ben kapta meg a Kossuth-díjat kiemelkedő írói munkásságáért, a próza műfaját a magyar nyelv archaikus rétegeivel gazdagító tevékenységéért, a történelmi folyamatokat megjelenítő, az emberi lét általános törvényszerűségeit vizsgáló, kivételesen érzékeny műveiért. 2003-ban Márai Sándor-, 2008-ban Arany János-, 2009-ben Alföld-díjjal, 2011-ben az Erdélyi Magyar Irodalomért Alapítvány Életműdíjával jutalmazták. 2014-ben lett a nemzet művésze, 2017-ben Prima díjjal tüntették ki. 2020-ban a Romániai Magyar Demokrata Szövetség Erdélyért életműdíjat adományozott neki.
Nyitóképen Szilágyi István, a Nemzet Művésze címmel kitüntetett, Kossuth- és József Attila-díjas erdélyi magyar író 2017-ben. Fotó: Czimbal Gyula / MTI