Yazar, 12 Ekim 1934'te Kastamonu'nun İnebolu ilçesinde dünyaya geldi. 43 yıllık yaşamına Türkiye edebiyatına damga vuran çok sayıda eser bıraktı. Ölümünün üstünden 40 yıl geçmesine karşın Atay'ın eserleri hala en çok okunan kitapların başında geliyor. Ağır ceza yargıcı ve bir dönem Cumhuriyet Halk Partisi milletvekilliği yapmış Cemil Atay'ın oğludur. 1957'de İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi'nden mezun oldu. Tamir ve kontrol elemanı olarak Kadıköy vapur iskelesinin yapımında çalıştı.
Görevinden istifa ettikten sonra İstanbul Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi (şimdiki Yıldız Teknik Üniversitesi) İnşaat Bölümü'nde öğretim üyesi oldu. 1975'te doçent olan Atay, Topografya adlı bir de mesleki kitap yazdı.
Çeşitli dergi ve gazetelerde makale ve söyleşileri yayınlandı. Oğuz Atay, Tutunamayanlar'ın 1971-72'de yayınlanmasından sonra, önemli bir tartışmanın odak noktası oldu. Bu romanıyla 1970 TRT Roman Ödülü'nü kazandı. Eserlerinde düşle gerçeğin birbirine karışması, üstkurmacanın kurgunun ana ilkesi olması Oğuz Atay’ı postmodernist roman kategorisinde eser veren ilk yazar yapmıştır.
Oğuz Atay, özellikle Tutunamayanlar romanında, modern şehir yaşamı içinde bireyin yaşadığı yalnızlığı, toplumdan kopuşları ve toplumsal ahlaka, kalıplaşmış düşüncelere yabancılaşan, tutunamayan bireylerin iç dünyasını anlatır. Yapıtları eleştiri, mizah ve ironi barındırır. Atay'ın Korkuyu Beklerken adlı kitabında "Babama Mektup" başlıklı bölümde babasına yazdığı mektuplar yer alır.
Bu mektuplar yine kurguyla gerçeğin birbirine karıştığı bir yerde dururlar. Mektuplarda yazar önce babasıyla sonra da kendisiyle hesaplaşır. Atay'ın büyük etki yaratan eseri Tutunamayanlar'ı 1973'te yayınladığı Tehlikeli Oyunlar adlı ikinci romanı izlemiştir. Hikâyelerini Korkuyu Beklerken başlığı altında toplayan Atay, 1911-1967 yılları arasında yaşamış Prof. Mustafa İnan'ın hayatı konu eden Bir Bilim Adamının Romanı'nı 1975 yılında yayımlamıştır.
1973 yılında yayımlanan Oyunlarla Yaşayanlar adlı oyunu Devlet Tiyatrosu'nda sahnelenmiştir. Atay, beyninde çıkan bir tümör nedeniyle büyük projesi "Türkiye'nin Ruhu"nu yazamadan 13 Aralık 1977'de, İstanbul'da hayatını kaybetmiştir. Öldükten sonra 1987'de Günlük, 1998'de ise Eylembilim adlı kitapları yayımlanmıştır. Sağlığında hiçbir kitabı ikinci baskı bile yapamayan Atay'ın kitapları ölümünden sonra büyük ilgi gördü ve defalarca basıldı.