Булат Окуджава родился в Москве 9 мая 1924 года в семье коммунистов, приехавших из Тифлиса для партийной учёбы в Комакадемии. Отец — Шалва Степанович Окуджава, грузин, известный партийный деятель, мать — Ашхен Степановна Налбандян, армянка.
В 1937 году родители Булата Окуджавы были арестованы, отец был расстрелян по ложному обвинению 4 августа 1937 г., а мать сослана в Карагандинский лагерь, откуда она вернулась лишь в 1955 году. После ареста родителей Булат с бабушкой вернулся в Москву.
В 1940 году Булат Окуджава переехал к родственникам в Тбилиси. Учился, потом работал на заводе учеником токаря.
В 1961 году занялся исключительно творческой деятельностью.
В апреле 1942 года, в возрасте 17 лет, Окуджава пошёл на фронт добровольцем. Был направлен в 10-й Отдельный запасной миномётный дивизион. Затем, после двух месяцев обучения, был отправлен на Северо-Кавказский фронт. Был миномётчиком, потом радистом тяжёлой артиллерии. В военных действиях участия почти не принимал; был ранен под Моздоком.
После войны Окуджава поступил в Тбилисский государственный университет. Получив диплом, в 1950 году начал работать учителем — сначала в сельской школе в селе Шамордино Калужской области и в районном центре Высокиничи.
В 1954 году перебрался в Калугу, где стал сотрудничать с газетой «Молодой ленинец» и в 1956 году выпустил свой первый сборник «Лирика».
В 1955 году вступил в КПСС.
В 1959 году Окуджава вернулся в Москву. В том же году начал выступать как автор стихов и музыки песен и их исполнять под гитару, быстро завоёвывая популярность. К этому периоду (1956—1967) относится сочинение многих наиболее известных ранних песен Окуджавы («На Тверском бульваре», «Песенка о Лёньке Королёве», «Песенка о голубом шарике», «Сентиментальный марш», «Песенка о полночном троллейбусе», «Не бродяги, не пропойцы», «Московский муравей», «Песенка о комсомольской богине» и др.).
Работал редактором в издательстве «Молодая гвардия», затем — заведующим отделом поэзии в «Литературной газете». Участвовал в работе литературного объединения «Магистраль».
В 1962 году Окуджава стал членом Союза писателей СССР. В том же году Окуджава впервые появился на экране в фильме «Цепная реакция», в котором исполнил песню «Полночный троллейбус».
В 1970 году на экраны вышел фильм «Белорусский вокзал», в котором исполнялась песня на слова Булата Окуджавы «Здесь птицы не поют…». Окуджава — автор и других популярных песен для таких кинофильмов, как «Соломенная шляпка», «Женя, Женечка и „катюша“» (в нём Окуджава в эпизодической роли поёт под гитару в солдатской форме) и др. В общей сложности песни Окуджавы и на его стихи звучат в более чем 80-ти фильмах.
Первый диск с песнями Окуджавы вышел в Париже в 1968 году. В том же году в Польше вышел диск с песнями Окуджавы в исполнении польских артистов, и одна песня — «Прощание с Польшей» — в нём была в исполнении автора. С середины 70-х годов диски Окуджавы выходили и в СССР.
В 1961 году Окуджава дебютировал как прозаик: в альманахе «Тарусские страницы» была опубликована его автобиографическая повесть «Будь здоров, школяр» (отдельным изданием вышла в 1987).
Опубликованы повести: «Бедный Авросимов» («Глоток свободы») (1969) о трагических страницах в истории декабристского движения, «Похождения Шипова, или Старинный водевиль» (1971) и написанные на историческом материале начала XIX века романы «Путешествие дилетантов» (часть 1. — 1976; часть 2. — 1978) и «Свидание с Бонапартом» (1983).
С началом перестройки Булат Окуджава стал принимать активное участие в политической жизни страны, заняв активную демократическую позицию. С 1989 — член-учредитель русского ПЕН-центра.
В 1990 году вышел из КПСС.
С 1992 — член комиссии по помилованиям при Президенте РФ; с 1994 — член комиссии по Государственным премиям РФ. Был членом учредительного совета газеты «Московские новости», членом учредительного совета «Общей газеты», членом редколлегии газеты «Вечерний клуб», членом Совета общества «Мемориал». В 1993 году подписал «Письмо 42-х».
23 июня 1995 года состоялся последний концерт Булата Окуджавы в Штаб-квартире ЮНЕСКО в Париже.
12 июня 1997 года Булат Окуджава скончался в Париже (в пригороде Кламар (Clamart)), в военном госпитале.
Перед самой смертью Булат Окуджава был крещён с именем Иоанн. Похоронен на московском Ваганьковском кладбище. У дома 43 на Арбате, в котором жил Окуджава, ему поставлен памятник.
