Чандлер родился в Чикаго в 1888, но переехал в Англию в 1895 со своей матерью-ирландкой после того, как она рассталась с мужем, инженером-алкоголиком из американской железнодорожной компании. Их семью стал поддерживать дядя Чандлера, успешный юрист. В 1900 Чандлер получает классическое образование в Далидж-Колледже в Лондоне. В 1907 он принимает английское гражданство для того, чтобы поступить на государственную службу. Вскоре после этого он поступает на работу в Британское Адмиралтейство. Однако ему не нравится профессия госслужащего, Чандлер увольняется и работает журналистом в газетах «Daily Express» и «Western Gazette». Он не добивается особого успеха ни как журналист, ни как поэт (Чандлер в то время пробовал себя в романтической поэзии).
В 1912 Чандлер возвращается в США, в Лос-Анджелес. Он не может найти постоянной работы и перебивается временными заработками — собирает фрукты, изготавливает теннисные ракетки и т. п. Ему приходится экономить на всём, и он ведёт уединённый образ жизни. В конце концов, он заканчивает бухгалтерские курсы и находит постоянную работу. В 1917 США вступают в Первую Мировую Войну, Чандлер присоединяется к Канадским вооруженным силам, участвует в сражениях во Франции. В конце войны он переводится в Королевские военно-воздушные силы Великобритании.
После окончания войны Чандлер возвращается в Лос-Анджелес, где у него вскоре завязывается роман с Сисси Паскаль, замужней женщиной, которая старше его на 18 лет. Сисси разводится со своим мужем в 1920, но мать Чандлера не одобряет эту связь и не даёт разрешения на брак. Однако 26 сентября 1923 года она умирает, и Чандлер 6 февраля 1924 женится на Сисси. Он работает бухгалтером в нефтяной компании «Dabney Oil», и даже становится вице-президентом в 1932, но уже через год его увольняют за алкоголизм, прогулы и угрозы самоубийства.
Для того чтобы как-то зарабатывать на жизнь, Чандлер вновь берётся за перо — но пишет уже не поэзию, а детективные рассказы для дешёвых журналов. Первый рассказ, «Шантажисты не стреляют», опубликован в журнале «Чёрная маска» в 1933; первый роман, «Большой сон», увидел свет в 1939. После этого выходят романы «Прощай, любимая» (1940), «Высокое окно» (1942), «Девушка в озере» (1943). На волне успеха Чандлера приглашают сценаристом в Голливуд, где он в соавторстве с Билли Уайлдером создаёт сценарий для фильма «Двойная страховка» (1944). Позже он, уже самостоятельно, пишет сценарий для фильма «Синий георгин» (1946). Чандлер также принимал участие в создании сценария к фильму «Незнакомцы в поезде» (1951) Альфреда Хичкока. В эти годы он переезжает в район Ла-Хойя.
В 1954 умирает Сисси Чандлер. Во время болезни, предшествующей её смерти, Чандлер пишет роман «Долгое прощание» (1954). Последовавшее за смертью жены одиночество приводит его к клинической депрессии, он снова начинает сильно пить, что сказывается на качестве его произведений. В 1955 он предпринимает попытку самоубийства. В 1956 он вновь берёт гражданство США, после чего едет путешествовать в Европу. Вернувшись домой, в 1959 он заболевает пневмонией и умирает в госпитале. Похоронен на кладбище Сан-Диего.

Большой сон / Вечный сон / Глубокий сон (The Big Sleep, 1939)
Прощай, любимая (Farewell, My Lovely, 1940)
Высокое окно (The High Window, 1942)
Девушка в озере / Блондинка в озере / Дама в озере (The Lady in the Lake, 1943)
Сестрёнка (The Little Sister, 1949)
Долгое прощание (The Long Goodbye, 1954) (премия Эдгар за лучший роман, 1955)
На том стою (Playback, 1958)
(Poodle Springs, 1959) (в связи со смертью писателя в 1959 году, роман остался недописанным. В 1989 дописан Робертом Паркером)

Рассказы
Блюзы Бэй-Сити
В горах не бывает преступлений
Выстрел у 'Сирано'
Горячий ветер
Засада на Нун-стрит
Золотые рыбки
Испанская кровь
Исчезновение (Мишень в шляпе)
Карандаш
Китайский жадеит
Король в желтом
Невадский газ
Опасность – моя профессия
Простое искусство убивать
Свидетель
Суета с жемчугом
Убийство во время дождя
Френсин Лэй
Человек, который любил собак
Чистая работа
Я буду ждать
Филип Марлоу
1. Глубокий сон
2. Прощай, моя красотка
3. Высокое окно
4. Женщина в озере
5. Сестричка
6. Долгое прощание
7. На том стою
Детектив Филип Марлоу