Отец, Ботё Петков (1815—1869) — учитель, деятель национального возрождения, учился в Херсонской семинарии в Одессе.
Христо Ботев учился до 1863 г. в родном Калофере, осенью 1863 г. на стипендии Болгарского дружества в Одессе и с помощью русского вице-консула в Константинополе, Найдена Герова поступил учеником во Вторую Одесскую гимназию. Там же был захвачен революционно-демократическим движением в России того времени, начал писать стихи. В сентябре 1865 г. исключен из гимназии, учился в Новороссийском университете в Одессе, а потом, в октябре — декабре 1866 г. был учителем в селе Задунаевка в Бессарабии. Ботев принадлежал к поколению болгарских эмигрантов, тесно связанных с русской интеллигенцией (символический образ — Инсаров в «Накануне» Тургенева). В 1867 вернулся в родной Калофер и там во время торжеств в честь Кирилла и Мефодия (ныне национальный праздник Болгарии, одним из учредителей его был отец Ботева) выступил с антитурецкой речью, после которой его принудили покинуть город. Эмигрировал в Румынию, время от времени ездил и в российскую часть Бессарабии.
?
В 1869 участвовал в объединениях болгарской эмиграции в Бухаресте, познакомился и подружился с Василом Левским, вошёл в Болгарский центральный революционный комитет. Участвовал в создании в Болгарии сети комитета на местах. С 1871 года издавал газету «Слово болгарских эмигрантов» (Дума на българските емигранти) и сотрудничал с газетой Свобода, которую издавал Любен Каравелов. Написал известные стихи на казнь Левского (1873).
После казни Левского, поставившей под угрозу всё движение, БЦРК раскололся на фракцию Стефана Стамболова и Панайота Хитова, требовавшую немедленного восстания, и фракцию Любена Каравелова, главы БЦРК, склонявшуюся к необходимости дополнительной работы по подготовке. Ботев был с первыми. Напряжение международной обстановки на Балканах привело к тому, что сторонники восстания получили преобладающую роль в движении. В августе 1875 года Каравелов подал в отставку, и его преемником стал Ботев.
В следующем году началось Апрельское восстание (1876). Ботев, не имевший военного опыта, вместе с выпускником Николаевской военной академии лейтенантом русской армии Николой Войновским командовал отрядом из 276 человек, который высадился с прибывшего из Румынии по Дунаю парохода «Радецкий» близ Козлодуя, на северо-западе страны. Надежда на всеобщее восстание в данном регионе не оправдалась, османская регулярная армия и карательные части башибузуков легко пресекали попытки массового неповиновения. К моменту высадки Ботева восстание уже фактически было подавлено по всей стране. Первое время отряд Войновского и Ботева искусно отражал атаки башибузуков, но когда в конце мая 1876 года на борьбу с ними было подтянуто 5 рот османских солдат, положение ухудшилось; повстанцы расположились лагерем на горе Враца и разделились на две части. Считается, что 20 мая (1 июня н. ст.) Ботев был там ранен турецким снайпером в грудь и практически сразу же скончался. После гибели предводителя войско упало духом и стало рассеиваться, практически все участники отряда Войновского и Ботева также погибли.
В своём творчестве Ботев ориентировался на стихи русских революционных демократов (прежде всего Некрасова), его вдохновляла также Парижская коммуна. Некоторые стихотворения проникнуты элегическим настроением, некоторые — революционным пафосом. Одно из самых популярных его стихотворений — баллада «Хаджи Димитр». Стихи писал также его сподвижник Стефан Стамболов (будущий политик); в 1875 году они издали общий сборник «Песни и поэмы». Из стихотворного наследия Христо Ботева сохранилось немногим более двадцати стихотворений, большинство из них стало народными песнями и передавалось изустно и в многочисленных списках; первое полное собрание сохранившихся стихотворений было издано только в 1907 году. Стихи ботев переводили на русский Алексей Сурков, на украинский Павло Тычина, на белорусский Нил Гилевич, на французский Поль Элюар
Через два года после гибели Ботева страна получила независимость, и он скоро превратился в мифологическую фигуру национального возрождения наряду с Василом Левским. В 1885 году день его гибели (2 июня) объявлен праздником («День Ботева»), в 12 часов в этот день каждый год гудком сирен отмечается память тех, кто пал за независимость Болгарии. В 1890 году во Враце ему открыт памятник. Его именем названа гора Ботев, высочайшая гора хребта Стара-Планина, город Ботевград, улицы в большинстве городов Болгарии и Румынии, а также в Саранске (Россия) и в Кишинёве (Молдавия), пик на Южных Шетландских островах и два футбольных клуба — ФК «Ботев» (Пловдив) и ОФК «Ботев» (Враца).
13 ноября 2009 года в Одессе (Украина) в честь 160-летия Христо Ботева установлен памятник поэту. Памятник расположен в Прохоровском саду города. На Украине памятники Христо Ботеву установлены также в селе Задунаевка Арцизского района Одесской области (1990 год), в городе Арциз Одесской области (открыт 5 июня 2010 года), в городе Измаил Одесской области и в посёлке городского типа Ольшанка Кировоградской области (открыт 2 июня 2010 года). В Кишинёве в 1977 году на улице, названной в честь Ботева, была установлена стела с горельефом. В России памятник Христо Ботеву установлен в г. Саранск.