Ованес Туманян родился в семье священника. Род Туманянов происходит от ветви армянского княжеского (нахарарского) рода Мамиконянов, правившей в средние века в селе Дсех (Лори).
В 1878—1883 получил начальное образование в школе Степанавана, а затем перевёлся в школу Нерсесян в Тифлисе (Тбилиси), однако по причине материальных затруднений был вынужден в 1887 году оставить её и поступить на работу в Тифлисский армянский народный суд, а позже — в Армянский издательский союз.
Писать начал с середины 1880-х годов, сотрудничал в армянских газетах и журналах.
Получил широкую известность после выхода сборника «Стихотворения» (на арм., 2 т., 1890—1892). Во многих своих произведениях Туманян обращается к нелегкой доле армянского крестьянства, к различным сторонам традиционного уклада его жизни. На данную тематику его поэмы: «Маро» (1887, опубл. 1892), «Сако из Лори» (1889, опубл. 1890), трагедия «Ануш» (1890, опубл. 1892, А. Тиграняном к ней написана опера).
В 1899 в Тифлисе создал литературный кружок «Вернатун», членом которого были видные армянские поэты, писатели, художники и композиторы.
Был известен также как общественный деятель, дважды был арестован царским правительством. В 1912—1921 годах был председателем Кавказского союза армянских писателей, в годы геноцида армян помогал беженцам из Западной Армении (за что был награждён народным званием «Поэт всех армян»), выступал за перемирие в армяно-грузинской войне 1918 года. После советизации Армении возглавлял Комитет помощи Армении.
Был в дружеских отношениях со многими армянскими, грузинскими, русскими поэтами и писателями своего времени, переводил с нескольких языков (Байрон, Гете, Пушкин).
Умер в московской больнице, от рака. Похоронен в Тбилиси в Пантеоне Ходживанк.
Имел крепкую и большую семью, 10 детей — 4 сына и 6 дочерей, некоторые из которых впоследствии стали известными деятелями.
Один из сыновей Туманяна — Артавазд (1894—1918) погиб в 1918 году во время наступления турецких войск на Кавказском фронте.
Трое других сыновей — Мушег (1889—1938), Амлик (1896—1937) и Арег (1900—1938) были репрессированы и расстреляны в эпоху сталинизма.
Известными туманяноведами были Седа и Ануш Туманяны.
Многие произведения Туманяна (сказки «Пес и кот», «Смерть Кикоса», «Храбрый Назар»; «Ануш», «В армянских горах», «Невезучий Панос», «Лжец» и др.) стали классикой армянской литературы. В основе многих поэм («Взятие крепости Тмук» (1902), «Ахтамар», «Парвана», «Давид Сасунский»), баллад и сказок («Капля меда», «Глупец») Туманяна лежит армянский фольклор.