早年生活
1920年1月2日，艾萨克·阿西莫夫出生在俄罗斯莫斯科西南约250英里的一个名叫彼得罗维奇的小村庄里，父母是俄国犹太人。快到2岁时，他才得第一场大病，差点死于肺炎。据阿西莫夫家族记载，艾萨克是当地肺炎流行时唯一幸存的孩子。
1922年6月，定居于美国的阿西莫夫母亲安娜的哥哥约瑟夫·伯曼来信表示愿意帮助阿西莫夫一家人移民美国。1923年1月11日，阿西莫夫一家离开了俄罗斯，于1923年2月抵达纽约，定居布鲁克林，一家人在当地开了糖果店。
阿西莫夫从小就很聪明，年轻时多次参加“智商测试”，普通人的智商一般是80分，而他得分总在160左右，属于“天赋极高”之列。在学生时代，老师们都知道他是个超级灵童，多次跳级，而考试中总能考取第一名。但同时，他也是个爱闹腾的、让老师头疼的学生。1931年，阿西莫夫11岁时，他开始写作。1935年高中毕业时，阿西莫夫年仅15岁，之后入读美国哥轮比亚大学。
20世纪30年代中期，阿西莫夫成为一名科幻M。从1935年开始，他给《惊奇故事》杂志写了许多信，它们一般都会刊登出来。1938年，他参加了一个科幻俱乐部。
开始创作
1938年6月，阿西莫夫写了一个叫做《宇宙瓶塞钻》的故事，投稿给《惊人故事》，但遭到退稿。在连续9次收到退稿以后，阿西莫夫终于于1939年3月在《惊奇故事》上正式发表第一个科幻故事《逐出灶神星》。同年5月，《惊奇故事》发表了阿西莫夫的又一个故事《致命的武器》。1939年7月，坎贝尔的《惊人故事》首次刊登他的作品，名为《趋势》。从此，阿西莫夫有能力自己支付学费了。 [8] 1939年9月，他达到了学业标准，进入了研究生院。1940年底，他以优异的成绩正式成为哥轮比亚的研究生。同年，阿西莫夫发表了《我，机器人》的第一个短篇故事《小机》，刊登于1940年9月号的《超级科幻小说》。
到1941年春天，阿西莫夫已经发表了15个故事。1941年4月，阿西莫夫发表了《日暮》，描述了一个被六个太阳照耀、从未遇到过日落的行星，突然发生了日蚀之后的故事。这部小说后来被认为是经典之作，许多人认为是阿西莫夫写得最好的小说。同年8月1日，阿西莫夫去见《惊奇故事》的主编约翰·坎贝尔，他有了一个崭新的科幻点子：撰写一部发生于未来的历史小说，描述银河帝国衰落的始末。坎贝尔认为阿西莫夫应该将其写成系列故事，还和他共同发明出“心理史学”这门虚构的科学，这就是日后的“基地系列”。
1942年2月2日，阿西莫夫顺利取得了硕士学位，并马上开始申请哥轮比亚大学的博士课程。随后，他在1942年3月号的《惊奇》上发表了短篇《转圈圈》，首次提出了“机器人学三定律”。同年3月，阿西莫夫在科幻小说家罗伯特·亨纳恩的推荐下前往海军造船厂工作。 他于同年又将“基地系列”的第一个故事发表于《惊奇故事》1942年5月号，第二个故事则于次月刊出，受到读者的欢迎。同年7月26日，阿西莫夫与女友杰特鲁德结婚，两人在纽约度过了为期一周的蜜月。
在坎贝尔的监督鼓励之下，阿西莫夫在1940年代总共为基地系列写了八个故事，后来都归入“基地三部曲”，完整地讲述了银河帝国的衰亡和基地崛起的历史。从1944年到1950年之间，阿西莫夫又在《惊奇》上发表了四个机器人短篇，这些小说后来都收录于《我，机器人》中。
1945年11月，阿西莫夫被征入了军队，在弗吉尼亚州利兵营接受了4个月的体能训练。1946年3月，他作为化学专家被送到瓦胡岛参加一项原子弹爆炸试验。1946年6月5日，阿西莫夫退役回到纽约。1948年5月20日，阿西莫夫通过了博士论文答辩。
黄金十年
1950年代，阿西莫夫持续为科幻杂志写短篇小说，他称这个时期是自己的“黄金十年”。
1950年1月，双日公司出版了阿西莫夫的首部长篇科幻小说《苍穹一粟》，该书属于“银河帝国三部曲”，讲述了一个20世纪的裁缝穿越到数万年后的银河帝国的故事。年底，他又在格言出版社出版了第二部长篇小说《我，机器人》，收录了九个机器人短篇小说。
1951年，阿西莫夫晋升为波士顿大学医学院的生物化学助理教授，同年他发表了“基地三部曲”的首部长篇《基地》和“银河帝国三部曲”第二部长篇《繁星若尘》。
1952年，阿西莫夫出版了一部生物化学教科书《生物化学与人体代谢》，这是他写作科普书籍的开始。同年，他在格言出版社出版了“基地三部曲”的第二部小说《基地与帝国》，并完成了首部机器人长篇小说《钢B》，该书讲述了未来世界机器人与人类搭档办案的故事。同年12月，他出版了“银河帝国三部曲”的第二部《星空暗流》。
1953年，阿西莫夫出版了“基地三部曲”的第三部《第二基地》。1953年12月初到1954年2月，阿西莫夫完成了他的时空旅行作品《永恒的终结》。
1954年，阿西莫夫出版了《钢B》，这本书比之前的每一部书都要畅销。由于该书的成功，阿西莫夫于1955年开始撰写续集。同年他被提升为副教授。
1955年，《永恒的终结》由双日公司出版，这部小说中故事请节围绕男女主人公的恋请展开，打破了阿西莫夫以往的模式，代表着他创作的最高点。
1957年，《钢B》续集《罗阳》由双日公司出版。同年，苏联发色第一颗人造地球卫星深深地触动了阿西莫夫，他深感公众的科学素养落后于当代的科技发展水平。他认为自己有责任尽力而为使这种差距尽快地缩小，于是毅然收缩早已得心应手的科幻创作，潜心撰写科普方面的书籍和文章。
1958年夏季，阿西莫夫辞去了波士顿大学的工作，但保留了助理教授的头衔，成了一名专业作家。
演说与创作
60年代，阿西莫夫创作的小说极少，但正是在这一时期，他成了一名非常成功的非小说类作品创作者和公众演说家。阿西莫夫喜欢在集会上发表演说，扮演就餐后演说家的角SE或讲授科普知识。到1963年为止，阿西莫夫每月平均做二至三个演讲，每次固定收费1000美元。
除《神奇的旅程》和少数几个短篇小说外，整个60年代，阿西莫夫都致力于非小说类作品的创作。在这10年结束前，他写的书达到并超过了100本，而其中的大部分都是发表于1960—1970年之间。他写作的速度很快，随着知名度的提高，他的任何作品几乎都能自动卖出。
1960年10月阿西莫夫出版了《聪明男人的科学指南》，在全国各地都受到了好评并获得了国家图书奖的提名。1964年，阿西莫夫又出版了《阿西莫夫的科学与技术传记百科全书》，该书花了他三年时间才写成，共有50多万字，由为古今各国最重要的1000多名科学家的小传组成。该书立即成为畅销书，直到80年代仍反复再版。至今，它仍被当作一本工具书在世界各地的许多大图书馆中得到广泛使用。
随后，阿西莫夫开始创作历史题材书籍。60年代的的作品有《希腊人》、《罗马共和国》、《罗马帝国》、《埃及人》、《近东》、《黑暗时代》、《英格兰的形成》等。1966年，阿西莫夫因《基地三部曲》荣获了科幻小说界最高奖项“雨果奖”。1972年，阿西莫夫发表了一篇描写外星人的科幻小说《神们自己》，并凭借这部作品获得了雨果奖和星云奖。在70年代早期，他又写了其他几部历史作品，这些书从法国历史开始，一直写到了美国的历史和君士坦丁堡的历史。同一时期，阿西莫夫还出版了几部黄SE打油诗集。
1972年1月，在一次例行体检中，阿西莫夫被发现患有甲状腺癌，不得不动了一次手术。1973年11月16日，在经历了为期三年半的离婚大战后，阿西莫夫与妻子杰特鲁德正式离婚。同年11月30日，他与新伴侣珍尼特结婚。1974年8月，阿西莫夫出版了科幻短篇《双百人》，讲述一个想变成伦类的机器人的故事，再度获得评论界的赞誉。
70年代中期，阿西莫夫已是世界科学名人了，几乎每个月他都要上电视谈谈科学新动向。1974年，他甚至被载入《大英百科全书》。1979年底，《作品200》出版后，他亦作为文学历史上的前十位多产作家之一，被载人了记录丛书。在随后的两年里，阿西莫夫写了一套关于他生活的大部头作品，即《记忆常青》(1979年)和《欢乐永存》(1980年)。
重返科幻
自60年代中期双日出版社首次出版了《基地》系列后，阿西莫夫便不断收到读者来信，希望他继续接着写这套书。1981年2月，在朋友们的不断催促下，阿西莫夫重抬旧业，又开始接着创作基地系列。1982年9月，他还开始创作“机器人系列”的下一部作品。
1982年10月，阿西莫夫出版了基地系列新作《基地边缘》，讲述了“基地三部曲”之后发生的故事。这部书获得了巨大成功，成功跻身于《纽约时报》的畅销书行列，并获得了1983年雨果奖的最佳小说奖。
1983年3月，阿西莫夫又出版了“机器人系列”的新作《曙光中的机器人》。
1985年，阿西莫夫出版了“机器人系列”的最后一部作品《机器人与帝国》，在这部书中他提出了凌驾于“机器人学三定律”之上的“第零定律”。
1986年10月，阿西莫夫出版了“基地系列”的第五部作品《基地与地球》，书中提出了“盖娅星系”的构想。这是阿西莫夫最长的一部科幻小说，在《纽约时报》的畅销小说榜上停留达15周之久，曾一度蹿到第七位，但读者反响并不太好。于是阿西莫夫便开始创作“基地三部曲”的前传系列。
1988年，阿西莫夫出版了《基地前奏》，讲述了心理史学之父哈里·谢顿发明这一学说的历程，填补了《基地三部曲》留下的空白。
1992年，阿西莫夫又开始创作《迈向基地》，这部小说重新启用了《基地三部曲》的中篇小说集模式，讲述了哈里·谢顿的一生。阿西莫夫原来打算写5个相互关联的中篇，结果由于健康每况愈下，阿西莫夫和助手在他生命中的最后一周将第五个故事改编成了整套作品的尾篇。这部小说在1993年阿西莫夫去世后出版。
在生命的最后历程中，阿西莫夫还曾与友人罗伯特·西尔沃伯格合作，将自己早期的一些短篇故事扩写成长篇小说，包括《日暮》、《正子人》(由《双百人》扩充而成)等。
逝世
整个80年代，阿西莫夫坚持每个月在《幻想与科幻》杂志上发表专栏文章，直到病得根本不能再动笔时才被迫停止。1983年，阿西莫夫接受了心脏手术。1989年，阿西莫夫要再次接受心脏手术，术前检测出感染艾滋病毒，手术只好取消。
从80年代到90年代初，阿西莫夫的健康状况持续恶化。由于要物治疗所产生的副作用，到1990年下半年时，他的双手开始抖得很厉害，越来越难于草作微机或打字机。他只能口述他的最新作品，让别人帮他打出来。整个1991年冬天和1992年春天，他不断地出入医院，突如其来的一点感冒或肚子疼都使得他必须接受观察。
1992年4月，阿西莫夫因心绞痛住院，不久得了肾衰竭。随着病请的不断恶化，他已处于半昏M状态，最终于1992年4月6日清晨逝世于纽约大学道奇医院，享年72岁。1992年4月22日，在道德文化中心举行了阿西莫夫的悼念仪式。
