Отец — железнодорожный служащий, впоследствии — писатель (под псевдонимом Н. Степной). С 1922 года Афиногенов член ВКП(б), в 1924 году окончил Московский институт журналистики.
В 1924 написал первую пьесу. В 1927—1929 годах работал завлитом 1-го Московского рабочего театра Пролеткульта. В начале 1930-х гг. Афиногенов стал одим из руководителей Российской ассоциации пролетарских писателей. В 1934 году Афиногенов избран в президиум правления Союза писателей СССР и назначен редактором журнала «Театр и драматургия».
С конца 1936 года Афиногенов становится объектом резкой политической критики и клеветы, его пьесы запрещаются, в 1937 году его исключают из ВКП(б) и Союза писателей. 16 мая 1937 года Афиногенов записывает в дневник никогда не произнесенную им защитительную речь:
Однако он не был репрессирован, жил в Переделкине; когда многие избегали опального Афиногенова, с ним подружился Борис Пастернак. В этот период Афиногенов начал писать роман «Три года». В 1938 году его восстановили в партии.
В дневнике можно найти такую запись:
Во время войны Афиногенов возглавил Литературный отдел Совинформбюро.
Погиб в здании ЦК ВКП(б) во время бомбёжки. Похоронен на Новодевичьем кладбище г. Москвы.
Первые пьесы носят агитационный характер и написаны под влиянием эстетических принципов Пролеткульта.
«Малиновое варенье» (1926 год) — коммунистическая мелодрама с гипертрофировано негативным изображением представителей буржуазии не полуила высокой оценки критиков.
«Чудак» (1928 год) — пьеса, отличающаяся реалистической и психологической разработанностью, сатирически изображает бюрократизм, протекционизм, антисемитизм.
Пьеса «Страх» (1931 год) была запрещена в первом варианте, однако переписанная приобрела большой успех. Пьеса приобрела актуальность благодаря критическому освещению в ней проблемы введения старой интеллигенции в новую систему.
Самая критическая пьеса Афиногенова «Ложь» (1933 год) показывает, какие последствия для всей системы имела вынужденная ложь низовых партийных работников; Сталин лично был цензором этой пьесы, которую запретили вскоре после постановки.
Теме смерти и труда во имя социализма в незаметном, отдаленном уголке СССР посвящена пьеса «Далекое» (1935).
«Машенька» (1940 год) — пьеса, которую любил Б. Пастернак, рассказывает о развитии человечности в человеке. В этой пьесе, оказавшей влияние на последующих драматургов, проявились типичные для драмы Афиногенова признаки структуры: действие в кругу семьи, замкнутость в тесном пространстве, а временами и косвенный диалог, продолжающий традицию А.П. Чехова. Эта пьеса в 1960-71 годах была сыграна 3036 раз, по ней снят одноименный фильм.
Афиногенов сознательно противопоставлял свою традиционную, психологически-реалистическую драму пьесам В. Вишневского и Н. Погодина, которые ратовали за новый тип драмы, расчлененной на ряд сцен, с множеством действующих лиц (народные массы), с отказом от изображения частных судеб во имя изображения социальных явлений.