Как по отцовской, так и по материнской линиям Хаксли принадлежал к британской культурной элите, давшей целый ряд выдающихся учёных, писателей, художников. Его отец — писатель Леонард Хаксли, дед по отцовской линии — биолог Томас Генри Хаксли; по материнской линии Хаксли приходится правнуком историку и педагогу Томасу Арнолду и внучатым племянником писателю Мэтью Арнолду. Брат Хаксли Джулиан и единокровный брат Эндрю были знаменитыми биологами.
Мать Хаксли умерла, когда Олдосу было 13 лет. Три года спустя он заболел глазным воспалением и впоследствии его зрение значительно ухудшилось. В связи с этим он был освобожден от военной службы в период Первой мировой войны. Собственный опыт исправления зрения позже он описал в брошюре «Искусство видеть» («The Art of Seeing», 1943).
Свой первый роман, который не был опубликован, Хаксли написал в возрасте 17-и лет. Он изучал литературу в Баллиольском колледже в Оксфорде. Уже в двадцать лет Хаксли решает избрать писательскую деятельность как профессию.
В его романах речь идёт о потере человечности обществом в процессе технологического прогресса (антиутопия «О дивный новый мир», есть ещё книга «Возвращение в прекрасный новый мир» (1958 Brave New World Revisited) написанная через 20 лет после первой (в ней Хаксли описывает противоположное первой книге состояние и развивает мысль о том, что на самом деле все будет значительно хуже и страшнее, чем в первой). Также он затрагивал пацифистские темы.
В 1937 году Хаксли переезжает в Лос-Анджелес, штат Калифорния, вместе со своим гуру Джералдом Гердом, надеясь, что калифорнийский климат пойдёт на пользу его ухудшающемуся зрению. Именно здесь начинается его основной творческий период, для которого было новой чертой более подробное рассмотрение человеческой сущности. Хаксли знакомится в 1938 году с Джидду Кришнамурти. Под влиянием последнего он обращается к различным учениям мудрости и занимается мистикой.
Накопленные познания просматриваются в его последующих трудах: «Вечная философия» («The Perennial Philosophy»), наиболее чётко в «Через много лет» («After Many a Summer…») и также в произведении «Time must have a stop».
В 1953 он соглашается на участие в эксперименте, проводимым Хамфри Осмондом. Целью этого эксперимента было исследование влияния мескалина на человеческое сознание.
Впоследствии в переписке с Осмондом было употреблено впервые слово «психоделика» для описания влияния мескалина.
Эссе «Двери восприятия» («The Doors of Perception») и «Рай и ад» («Heaven and Hell») описывают наблюдения и ход эксперимента, который вплоть до своей смерти автор повторял около десяти раз. «Двери восприятия» стал культовым текстом для многих радикальных интеллектуалов 60-х и дал название знаменитой группе «The Doors».
Эффект от действия психотропных субстанций сказывается не только на его творчестве. Так в своём последнем романе «Остров» («Island») он описал положительную утопию, которая была диаметрально противоположна его антиутопии «О дивный новый мир» (Brave New World).
Хаксли умер в 1963 году в Лос-Анджелесе от рака гортани. Перед смертью он попросил сделать ему внутримышечную инъекцию ЛСД — 100 мкг. Несмотря на предостережения врачей, жена выполнила его просьбу. В этом она призналась в интервью, которое дала в 1986 году британской телекомпании BBC в рамках документального проекта «LSD: The Beyond Within». Незадолго до его смерти в пожаре в его собственном доме сгорели все его рукописи.