Александр Фадеев родился в селе Кимры (ныне город Тверской области). Был крещён в кимрском Покровском соборе. С самого детства рос одарённым ребёнком. Ему было около четырёх лет, когда он самостоятельно овладел грамотой — наблюдал со стороны, как учили сестру Таню, и выучил всю азбуку. С четырёх лет он начал читать книжки, поражая взрослых неуёмной фантазией, сочиняя самые необычайные истории и сказки. Его любимыми писателями с детства были Джек Лондон, Майн Рид, Фенимор Купер.
В 1908 году семья переехала в Южно-Уссурийский край (ныне Приморский), в 1912 поселилась в селе Чугуевка, где прошло детство и юность Фадеева.
С 1912 по 1918 год Фадеев учился во Владивостокском Коммерческом училище, однако обучения не закончил, решив посвятить себя революционной деятельности.
Ещё учась во Владивостокском коммерческом училище, выполнял поручения подпольного комитета большевиков.
В 1918 году вступил в РКП(б) и принял партийный псевдоним Булыга. Стал партийным агитатором.
В 1919 году вступил в Особый Коммунистический отряд красных партизан.
В 1919—1921 годах участвовал в боевых действиях на Дальнем Востоке, получил ранение. Занимал посты: комиссар 13-го Амурского полка и комиссар 8-й Амурской стрелковой бригады.
В 1921—1922 годах учился в Московской горной академии.
В 1921 году, будучи делегатом Х съезда РКП(б), принимал участие в подавлении Кронштадтского восстания, при этом получил второе ранение. После лечения и демобилизации Фадеев остался в Москве.
Своё первое серьёзное произведение — повесть «Разлив» Александр Фадеев написал в 1922—1923 годах. В 1925—1926 годах в ходе работы над романом «Разгром» принял решение стать профессиональным писателем. «Разгром» принёс молодому писателю славу и признание, но после этой работы он уже не мог уделять внимание одной литературе, став видным литературным руководителем и общественным деятелем. Один из лидеров РАППа.
Действие ранних произведений — романов «Разгром» и «Последний из Удэге» происходит в Уссурийском крае. Проблематика «Разгрома» относится к вопросам руководства партией, в романе показана классовая борьба, становление советской власти. Главные герои — это красные партизаны, коммунисты (например, Левинсон). Гражданской войне посвящён и следующий роман Фадеева «Последний из Удэге» (ч. 1-4, 1929—1941, не закончен).
Также Фадеев известен по ряду очерков и статей, посвящённых вопросам развития литературы в условиях социалистического реализма.
«Писательский министр», как называли Фадеева, в течение почти двух десятилетий фактически руководил литературой в СССР. Для творчества у него почти не оставалось времени и сил. Последний роман «Черная металлургия» остался незавершенным. Писатель планировал создать фундаментальное произведение на 50-60 авторских листов. В итоге к посмертной публикации в «Огоньке» удалось из черновиков собрать 8 глав на 3 печатных листа.
Вице-президент Всемирного Совета Мира (с 1950). Член ЦК КПСС (1939—1956); на XX съезде КПСС (1956) избран кандидатом в члены ЦК КПСС. Депутат ВС СССР 2-4-го созывов (с 1946 года) и ВС РСФСР 3-го созыва.
Полковник (1942), бригадный комиссар (1941).
В 1942—1944 годах Фадеев работал главным редактором «Литературной газеты», был организатором журнала «Октябрь» и входил в его редколлегию.
В годы Великой Отечественной войны Фадеев был военным корреспондентом газеты «Правда» и Совинформбюро. В январе 1942 года писатель побывал на Калининском фронте, на самом опасном участке собирая материалы для репортажа. 14 января 1942 года Фадеев опубликовал в газете «Правда» статью «Изверги-разрушители и люди-созидатели», где описал свои впечатления от увиденного на войне.
Стоя во главе Союза писателей СССР, Александр Фадеев проводил в жизнь решения партии и правительства по отношению к своим коллегам: М. М. Зощенко, А. А. Ахматовой, А. П. Платонову. В 1946 году после доклада А. А. Жданова, фактически уничтожавшего Зощенко и Ахматову как литераторов, Фадеев был среди тех, кто приводил в исполнение этот приговор.
В 1949 году Александр Фадеев стал одним из авторов программной редакционной статьи в газете «Правда» под названием «Об одной антипатриотической группе театральных критиков», эта статья послужила началом кампании, получившей известность как «Борьба с космополитизмом». Осенью 1949 года участвовал в травле в прессе Бориса Эйхенбаума и других работников ЛГУ.
Но он же в 1948 году хлопотал о том, чтобы выделить значительную сумму из фондов Союза писателей СССР для оставшегося без средств к существованию М. М. Зощенко. Фадеев проявлял искреннее участие в судьбе многих нелюбимых властями литераторов: Б. Л. Пастернака, Н. А. Заболоцкого, Л. Н. Гумилёва, несколько раз передавал деньги на лечение А. П. Платонова его жене.
Тяжело переживая такое раздвоение, он страдал бессонницей, впал в депрессию. В последние годы Фадеев пристрастился к спиртному и впадал в долгие запои. Проходил курс лечения в санатории «Барвиха».
Илья Эренбург писал о нём:
"Фадеев был смелым, но дисциплинированным солдатом, он никогда не забывал о прерогативах главнокомандующего."
Хрущевской оттепели Фадеев не принял. В 1956 году с трибуны XX съезда КПСС деятельность лидера советских литераторов была подвергнута жёсткой критике М. А. Шолоховым. Фадеев не был избран членом, а только кандидатом в члены ЦК КПСС. Фадеева прямо называли одним из виновников репрессий в среде советских писателей.
После XX съезда КПСС внутренний конфликт Фадеева обострился до предела. Он признавался своему старому другу Юрию Либединскому: «Совесть мучает. Трудно жить, Юра, с окровавленными руками».
13 мая 1956 года Александр Фадеев застрелился из револьвера на своей даче в Переделкино. В некрологе официальной причиной самоубийства был указан алкоголизм. В действительности за две недели до своего самоубийства А. А. Фадеев бросил пить, «примерно за неделю до самоубийства стал готовиться к нему, писал письма разным людям» (Вячеслав Всеволодович Иванов). В соответствии с последней волей писателя (быть похороненным рядом с матерью) его похоронили на Новодевичьем кладбище (участок № 1).
Предсмертное письмо Фадеева, адресованное ЦК КПСС, было изъято КГБ и опубликовано впервые лишь в 1990 году:
"Не вижу возможности дальше жить, так как искусство, которому я отдал жизнь свою, загублено самоуверенно-невежественным руководством партии и теперь уже не может быть поправлено. <…> Жизнь моя, как писателя, теряет всякий смысл, и я с превеликой радостью, как избавление от этого гнусного существования, где на тебя обрушивается подлость, ложь и клевета, ухожу из жизни. Последняя надежда была хоть сказать это людям, которые правят государством, но в течение уже 3-х лет, несмотря на мои просьбы, меня даже не могут принять. Прошу похоронить меня рядом с матерью моей."
— Предсмертное письмо А. А. Фадеева в ЦК КПСС. 13 мая 1956
(Известия ЦК КПСС. — 1990. — № 10. — С. 147—151)
Исследователи указывают на странные обстоятельства вокруг самоубийства писателя.