Сын румынской прачки и греческого контрабандиста родом с острова Кефалония. Настоящее имя Панагис Валсамис [??????? ????????], но писатель избрал себе фамилию Истрати от греческого Истрос [ ??????] -так назывался в древности Дунай . Отучился пять классов, в 12 лет ушел из дома, скитался, зарабатывал на жизнь разными ремеслами. В 1916 покинул Румынию. В 1921 в Ницце попытался покончить с собой, оставив письмо Ромену Роллану, его спасли, о письме сообщили адресату, между ними завязалась переписка (она продолжалась до самой смерти Истрати и позднее была издана). Роллан посоветовал Истрати описать свою жизнь, так появилась повесть «Кира Киралина».
В 1927 Истрати вместе с Никосом Казандзакисом посетил СССР, был в Москве и Киеве, в 1928 побывал там еще раз, объехал Батуми, Баку, Нижний Новгород и др. Побывал и у своей давней знакомой Екатерины Арборе-Ралли в Молдавской АССР. В 1929 он, за несколько лет до аналогичных произведений Андре Жида и Артура Кестлера, выпустил книгу очерков о советской бюрократии и ее повседневном произволе «К другому огню: Исповедь проигравшего», которую СССР и его симпатизанты в Европе — Анри Барбюс и др. — расценили как предательство (книга была написана в соавторстве с Борисом Сувариным и Виктором Сержем, что не было указано в ее издании). По инициативе советских властей началась широкая, массированная кампания по дискредитации Истрати, его обвиняли в «мещанстве» и «фашизме», в таком духе была написана статья о нем в советской «Литературной энциклопедии». Писатель оказался в глубокой изоляции. У него обострился застарелый туберкулез, который он пытался лечить в Ницце и от которого умер, вернувшись на родину.
Проза Истрати, которая во многом опирается на стихию устных рассказов и за которую его прозвали «балканским Горьким», — повествования о пережитом в Румынии и в скитаниях по Европе, написанные от имени вымышленного героя Адриана Зограффи.
Проза Истрати была на протяжении нескольких лет чрезвычайно популярна в Европе и в СССР: его романом «Михаил» открылся в 1928 новый советский журнал «Вестник интернациональной литературы» (писатель посетил его редакцию), повесть «Кира Киралина» экранизировал Борис Глаголин («Дважды проданная», 1927) и т. п. Затем Истрати на десятилетия выпал из круга читательского внимания, и лишь начиная с 1960-х годов его книги постепенно вернулись к читателям во всем мире. Стали вновь появляться экранизации: в 1993 «Киру Киралину» экранизировал венгерский кинорежиссер Дюла Маар.