Родился 22 октября 1870 г. в Воронеже в родовитой, но обедневшей дворянской семье. Детские годы Бунин провёл частью в Воронеже, частью в наследственном поместье под Ельцом (ныне в Липецкой области). Впитывая от родителей, от дворовых предания и песни, он рано обнаружил артистические способности и редкую впечатлительность.
Поступив в 1881 г. в Елецкую гимназию, Бунин был вынужден в 1886 г. её оставить: не хватало денег, чтобы платить за обучение. Курс гимназии, а частью и университета проходил дома под руководством старшего брата, народовольца Юлия. Первый сборник стихотворений Бунин выпустил в 1891 г., а через пять лет напечатал перевод поэмы американского поэта-романтика Г. Лонгфелло «Песнь о Гайавате», который, вместе с более поздним стихотворным сборником «Листопад» (1901 г.), принёс ему в 1903 г. Пушкинскую премию Петербургской академии наук. В 1909 г. Бунин получает вторую Пушкинскую премию и избирается почётным академиком. На исходе XIX в. он всё чаще выступает с рассказами, поначалу похожими на живописные зарисовки. Постепенно Бунин становится всё более заметен и как поэт, и как прозаик.
Широкое признание пришло к нему с выходом в свет повести «Деревня» (1910 г.), где показана современная писателю сельская жизнь. Разрушение патриархального быта и стародавних устоев изображено в произведении с редкой по тем временам жёсткостью. Конец повести, где свадьба описана как похороны, обретает символическое звучание. Вслед за «Деревней», на основе семейных преданий, была написана повесть «Суходол» (1911 г.). Здесь с величественной мрачностью изображено вырождение русского дворянства. Сам писатель жил предчувствием надвигающейся катастрофы. Он ощущал неотвратимость нового исторического излома. Это чувство заметно в рассказах 10-х гг. «Иоанн Рыдалец» (1913 г.), «Грамматика любви», «Господин из Сан-Франциско» (оба 1915 г.), «Лёгкое дыхание» (1916 г.), «Сны Чанга» (1918 г.). Революционные события Бунин встретил с крайним неприятием, запечатлев «кровавое безумие» в дневнике, позже изданном в эмиграции под названием «Окаянные дни» (1918 г., опубликован в 1925 г.).
В январе 1920 г., вместе с женой Верой Николаевной Муромцевой, писатель из Одессы отплыл в Константинополь. С этих пор Бунин жил во Франции, главным образом в Париже и Грассе. В эмиграции говорили о нём как о первом среди современных русских писателей. Повесть «Митина любовь» (1925 г.), книги рассказов «Солнечный удар» (1927 г.) и «Божье древо» (1931 г.) современники воспринимали как живую классику. В 30-е гг. стали появляться коротенькие рассказы, где Бунин показал исключительное умение сжимать огромный материал в одну-две страницы, а то и в несколько строк. В 1930 г. в Париже вышел роман с очевидной автобиографической «подкладкой» — «Жизнь Арсеньева». В 1933 г. Бунину была присуждена Нобелевская премия. Это — событие, за которым, по существу, стоял факт признания литературы эмиграции. В годы Второй мировой войны Бунин жил в Грассе, жадно следил за военными событиями, бедствовал, прятал от гестапо в своём доме евреев, радовался победам советских войск. В это время он писал рассказы о любви (вошли в книгу «Тёмные аллеи», 1943 г.), которые сам считал лучшим из всего им созданного. Послевоенное «потепление» писателя к советской власти было недолгим, но оно успело поссорить его с многими давними друзьями.
Последние годы Бунин провёл в бедности, работая над книгой о своём литературном учителе А. П. Чехове. В октябре 1953 года состояние здоровья Ивана Алексеевича резко ухудшилось, и 8 ноября писатель скончался. Причиной смерти, по словам доктора В. Зернова, наблюдавшего больного последние недели, стала сердечная астма и склероз лёгких. Похоронили Бунина на кладбище Сент-Женевьев-де-Буа. Памятник на могиле был сделан по рисунку художника Александра Бенуа.