Szülei korán elváltak, alkoholista apja "eltűnt" és nem fizetett tartásdíjat. Nyolc éves volt, amikor ír születésű anyja Angliában élő rokonaihoz költöztek, két évig Németországban és Franciaországban is tanult nyelveket. 1907-ben megkapta a brit állampolgárságot, köztisztviselő lett, de erre hamar ráunt, inkább beállt újságírónak. 

1912-ben visszatért Amerikába, St. Louisban, majd Los Angelesben élt, s mindenféle munkát elvállalt. Miután kitanulta a könyvelést, egy tejüzemben helyezkedett el könyvelőként. Az I. világháborúban a kanadai és a brit Királyi Légierő kötelékében teljesített szolgálatot. Leszerelése után San Franciscóban egy bankban dolgozott, majd ismét könyvelőként helyezkedett el, emellett a Daily Express munkatársa volt. Italozó életmódja miatt gyakran lógott munkahelyeiről, így sehol sem tudott túl sokáig megmaradni.

Önpusztító szenvedélyén az sem változtatott, hogy 1924-ben megnősült (felesége 18 évvel volt idősebb nála, de a csinos asszony csak nyolc évet vallott be). 1922-től egy olajcég könyvvizsgálójaként dolgozott, majd a társaság ügyvezető igazgatója lett, s nagy vagyont szerzett, de 1932-ben alkoholizmusa miatt innen is távoznia kellett.      

Ezután már csak az írás maradt számára, 45 évesen kezdett lapokban detektívtörténeteket publikálni. 1943-tól hollywoodi filmekhez is készített forgatókönyveket, ami kényelmes megélhetést biztosított számára. Felesége 1954-ben meghalt, Chandler ezután ha lehet, még keményebben kezdett inni, 1955 februárjában öngyilkosságot is megkísérelt. Egy ideig Anglia és Amerika között ingázott, alkoholizmusa és kimerültség miatt időről időre kórházakban kezelték. 1959 februárjában még házassági ajánlatot tett irodalmi ügynökének, majd pár héttel később, 1959. március 26-án a kaliforniai La Jollában meghalt.

Első regényében, az 1939-ben megjelent Hosszú álomban bukkant fel legendás főhőse, a rendőrből lett magánnyomozó Philip Marlowe, aki hűvös távolságtartásával és lenyűgöző nyugalmával hamar az olvasók kedvencévé vált. Chandler hét és fél regényt írt, és mindegyiknek a főhőse a keményöklű, fanyar humorú magánnyomozó volt. 1940-ben jelent meg a Kedvesem, Isten veled!, 1942-ben A magas ablak, a következő évben az Asszony a tóban, majd 6 évvel később, 1949-ben A kicsi nővér, és négy évre rá az Elkéstél, Terry (1953). Utolsó befejezett kötetét, a Visszajátszást 1958-ban adták ki. 

A fél regény a Poodle Springs (magyarul Philip Marlowe a nevem címmel jelent meg), amelyből csak négy fejezetet tudott megírni, s amelyet Robert B. Parker fejezett be. Elbeszélései magyarul A gyöngy bajjal jár című kötetben láttak napvilágot. Minden művét megfilmesítették, bár a filmes szakmáról nem volt nagy véleménye, mondása szerint "Hollywoodban a jó forgatókönyv olyan ritka, mint a szűz lány".