1912. május 9-én született Budapesten régi nemesi családban, a családi hagyományokhoz híven katonatisztnek szánták. Egyéniségének, művészetének formálódásában meghatározó volt az éles ellentét az angolos-franciás műveltségű család nagypolgári-humanista szellemű nevelése és előbb a kőszegi, majd a budapesti katonai iskola poroszos, vakfegyelemre szoktató szelleme között. Szembefordulva a családi akarattal, abudapesti egyetem matematika-fizika szakára járt, ahol a neves matematikus, Fejér Lipót tanítványaként szerzett diplomát. Első írásai még egyetemi évei alatt jelentek meg a Napkeletben és az Új Nemzedékben, 1939-ben a Drugeth-legenda című elbeszélését a Nyugat is közölte. 1933-tól a Budapesti Hírlap bridzsrovatának szerkesztőjeként dolgozott, többszörös bridzs bajnok és válogatott játékos volt. 1979-ben angol nyelvű bridzs-szakkönyve is megjelent, amelyet 1997-ben Kalandos hajózás a bridzs ismeretlen vizein címmel magyarul is kiadtak. A második világháború idején légoltalmi szolgálatra osztották be, ami lehetővé tette, hogy üldözött barátait bújtassa. A háború után 1945-46-ban a Magyar Rádiónáldolgozott, hangjátékokat fordított, irodalmi sorozatot szerkesztett. 1945 és 1957 között a Magyar PEN Club titkára volt. A negyvenes évek végétől a hivatalos irodalompolitika egyre inkább a pálya szélére szorította, a kitelepítéstől is csak az Írószövetség védte meg, ő azonban az önmaga számára teremtett mikrovilágba vonulva írt és fordított. Magyarra ültette a többi közt Thomas Mann elbeszéléseit, Hemingway Az öreg halász és a tenger című 1949-re elkészült Az Iskola a határon első változata, de csak tíz év csiszolgatás után került az olvasók elé. A regény megjelenésekor nem aratott átütő sikert, igazi értékeit a hetvenes évek új írónemzedéke, a Péterek (Esterházy, Lengyel, Nádas, Hajnóczy) ismerte fel. (Ottlik 70. születésnapjára a művet Esterházy Péter kézírással egyetlen rajzlapra másolta le.) Az önéletrajzi ihletésű, több szálon és idősíkon játszódó történet középpontjában egy határ menti kadétiskola növendékeinek élete áll, a szereplőket a közös élmények és felismerések kötik össze a nyelvnél is szorosabb kapoccsal. 1957-ben jelent meg Hajnali háztetők című regénye (1986-ban Dömölky János készített belőle szép filmet), 1969-ben a Minden megvan című elbeszéléskötete. A Próza című kötetében (1980) esszéit, tanulmányait és a vele készült interjúkat tette közzé, az 1989-es Valencia-rejtély című kötetében a címadó hangjátékon kívül két elbeszélése is található. Munkásságának hivatalos elismerése csak a nyolcvanas évek elejétől kezdődött meg: 1981-ben József Attila-, 1985-ben Kossuth-díjat, 1984-ben Déry Tibor-, 1988-ban pedig Szép Ernő-jutalmat kapott. Utolsó regényét 1990. október 9-én bekövetkezett halála után Lengyel Péter, az író hagyatékának gondozója rendezte sajtó alá. Az 1993-ban Buda címmel megjelent művet az egyes szereplők azonossága miatt a kritikusok az Iskola ikerregényének tartják. Születése centenáriuma alkalmából emlékévet rendeztek, a Magyar Posta bélyeget adott ki. Az évfordulón megjelent a Hajnali háztetők ünnepi kiadása, bemutatták a regényre épülő, interaktív, okostelefonra készített irodalmi sétaprogramot Budapesten, ahol több emléktáblája is látható. Az íróról Kőszegen sétányt neveztek el, egy helyi könyvesbolt felvette a nevét, a város posztumusz díszpolgári címet adományozott számára, s felavatták mellszobrát, Veres Gábor alkotását. Ottlik így vallott hivatásáról: "Az ember végül is azért választja az írói pályát, hogy mondatait órákig farigcsálhassa, és lehetőleg azt mondja, amit mondani akar."