חיים נחמן ביאליק נולד ב-9 בינואר 1873 (עשרה בטבת תרל"ג), בכפר ראדי הסמוך לז’יטומיר באוקראינה. בגיל 6 עבר עם הוריו לז’יטומיר, ואביו פתח שם בית מרזח. זמן קצר אחרי זה התייתם ביאליק מאמו. ההתייתמות וחוויותיו מהמראות של בית המרזח שבו אביו מתבזה בהענקת שירותים לגויים שתויים באו לידי ביטוי אצל ביאליק ביצירותיו באותם ימים, בין היתר בשיריו, "שירתי" ו"יתמות". לאחר שאביו מת עבר ביאליק לגור אצל סבו הקפדן והאדוק. הגיע בגיל 15 לישיבת וולוז’ין ורכש בה את לימודי היהדות, (1888-1891) שם גם כתב את שירו "אל הציפור".
כשהיה באודסה ב-1892 נפגש עם אחד העם, שהשפיע על סגנונו הספרותי. אז נדפס שירו הראשון "אל הצפור" בחוברת "הפרדס", שאותה ערך יהושע חנא רבניצקי שותפו לעתיד בכתיבה ובהוצאת "דביר" .
בשנת 1893 נשא לאשה את מניה, והחל לעסוק במסחר עצים. בו בזמן כתב כמה שירים שנחשבים למרכזיים בין שיריו. "על סף בית-המדרש", "מתי מדבר אחרונים", ו"המתמיד", תיאור מעמיק של לימודם המתמיד של בני הישיבות כפי שהכיר ממקור ראשון.
ב-1897 כתב את שירו "אכן חציר העם", מהמרכזיים בשירי התוכחה, על רקע הימים שלפני הקונגרס הציוני הראשון שהתקיים בבזל. כמו כן כתב באותה תקופה את השיר "אם יש את נפשך לדעת", והחל בכתיבת סיפורים כשהראשון שבהם הוא "אריה בעל גוף".
עם כתיבת שירים גם ביידיש המשיך בכתיבת שירים נוספים בעברית ביניהם שירי אהבה מהיפים ביותר שנכתבו בספרות העברית כגון "הלילה ארבתי", "קומי צאי אחותי כלה", "לא זכיתי באור מן ההפקר" ו"הכניסיני תחת כנפך".
יחד עם רבניצקי, שמחה בן-ציון ואלחנן לוינסקי, ייסד את הוצאת "מוריה", ששמה לעצמה כמטרה להוציא לאור ספרי לימוד הכתובים בשפה העברית. קובץ השירים הראשון שלו ראה אור ב-1902 אך הפואמה שלו "מתי מדבר האחרונים" שפורסמה לאחר צאת הקובץ נמנית עם החשובות ביצירותיו הליריות.
את ביקורו הראשון בארץ ישראל ערך בשנת 1909 והוא התקבל בהערצה רבה על-ידי הישוב היהודי הקטן בארץ.
באותה עת הוסיף לאינוונטר הספרותי שלו עוד כמה סיפורים כמו: "מאחורי הגדר" שגיבורו נח (שהוא היפוך הצירוף ח"נ - חיים נחמן) התאהב בנערה גוייה מאומצת על-ידי גוייה מרשעת שגרה בבית סמוך לו וגדר מפרידה בין אהבתם, אך לא עומדת באהבתם ונופלת מטפורית ופיסית.
ספורים נוספים שלו:"ספיח","אריה בעל גוף", "יום ששי הקצר" ו"החצוצרה נתביישה".
בין השנים 1920-1910, בנוסף לפרסום שירים חשובים נוספים שלו כגון "צנח לו זלזל" הוא מתגלה במלוא כוחו ככותב מסות וכותב את המסות "הלכה ואגדה" ו"גילוי וכיסוי בלשון" שהן המעולות ביותר במסאות העברית. כמו כן הוא מוכיח את כוחו בתרגום, בתרגום יצירות המופת "דון קישוט" (לו הוא קרא "האביר בן דמות היגון" ואת סוסו "סוס לפנים...") מאת מיגואל סרוואנטס, וכן תרגם מיידיש את "הדיבוק" מאת אנסקי. באותה תקופה הקים יחד עם רבניצקי ושמריהו לוין את הוצאת "דביר", וערך עם רבניצקי את ספר האגדה (1908-1911).
ב-1924 עבר ביאליק לגור דרך קבע בארץ ישראל ובנה את ביתו בתל-אביב, תוך שהוא תורם לה להיות מרכז תרבותי וספרותי. הנהיג בבית "אהל שם" את מסורת "עונג שבת" - מפגשי תרבות של אמנים וסופרים שהפכו למסורת בעיר. בשנת 1933, כשמלאו לו 60 שנה, חגג הישוב את יום הולדתו בטקסים וארועים, וכל תלמידי בית הספר בתל-אביב באו להביע לו את אהבתם. לרגל הארוע יצאה מהדורה מחודשת של כתביו וכן "שירים ופזמונות לילדים" עם עיטוריו של נחום גוטמן. ב-1928 חיבר את "אלוף בצלות ואלוף שום", יצירה קלאסית לילדים לדורות שגם הועלתה רבות על הבמה.
ביאליק מת בווינה ב-4 ביולי 1934 (כ"א בתמוז תרצ"ד) לאחר ניתוח ערמונית שנכשל. בהלוויתו השתתף כמעט כל הישוב היהודי בארץ שלווהו מביתו ברחוב הנקרא על שמו עד בית העלמין ברחוב טרומפלדור.
לאחר מותו קבעה עירית תל-אביב פרס ספרותי על שמו המוענק לספרות יפה ולמחשבת ישראל. כמו כן קרויים על-שמו הוצאת הספרים "מוסד ביאליק", ורחובות ברבות מערי ישראל. על שמו של ביאליק קרויים העיר קרית ביאליק והכפר השיתופי כפר ביאליק, שהוקם ב-1934 על-ידי עולים מגרמניה בשנת מותו של ביאליק.
לביאליק היה קשר מיוחד לעיר תל-אביב. הוא קבע בה את ביתו ליד בית העיריה דאז. אחרי פטירתו של ביאליק בשנת 1934, נשארה אלמנתו מניה לגור בבית. בשנת 1937 החליטה לתרום את הבית לרשות העיריה. כ "אגודת בית ביאליק" שתפקידה לשמר את הבית. אגודת הסופרים העבריים בארץ ישראל הפכה את הבית למרכז פעילותה, וערכה בו כינוסים תרבותיים וספרותיים. בבית ציורים ופסלים של המשורר, פרי יצירתם של אמנים ישראלים, השעון האגדי שמנגן מדי שעה את "התקווה", כתבי יד המקוריים של יצירות ביאליק וכן אוסף גדול של מכתבי ילדים שביטאו את הערצתם אליו בכתב. במלאת לעיר תל-אביב רבע יובל ב-1934, זמן מה לפני מותו חיבר לרגל הארוע את השיר "על שילשים": "ליד סבו הנכד הבן ליד אביב, יחדיו ארגו מסכת פלאייך תל-אביב".