Родился 10 февраля 1890 г. в Москве в семье художника, преподавателя живописи Леонида Осиповича Пастернака (1862-1945) и пианистки Розалии Исидоровны Кауфман (1868-1939).
В 1908 г. Борис Пастернак с отличием окончил Пятую классическую гимназию Москвы. В том же году был зачислен на юридический факультет Московского университета (ныне - Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова). Через год перешел на философское отделение историко-филологического факультета. Летом 1912 г. изучал философию в Марбургском университете (Германия). Окончил Московский университет в 1913 г.
В годы учебы Борис Пастернак участвовал во встречах московских литературных кружков. В 1913 г. в альманахе "Лирика" были опубликованы пять его стихотворений, в декабре того же года вышел поэтический сборник "Близнец в тучах".
Из-за полученной в детстве травмы ноги Борис Пастернак не подлежал призыву в армию. В 1916-1917 гг., во время Первой мировой войны, он работал конторщиком на уральских химических заводах. В декабре 1916 г. был издан его поэтический сборник "Поверх барьеров".
Во время революций 1917 г. Борис Пастернак находился в Москве. После прихода к власти большевиков в октябре 1917 г. публиковался в газетах "Воля труда", "Рабочий мир", "Знамя труда", затем работал в Комиссии по охране культурных ценностей при Наркомате просвещения, которую возглавлял поэт Валерий Брюсов. Позже работал редактором в железнодорожной газете "Гудок".
В 1922 г. вышел сборник стихотворений Пастернака "Сестра моя - жизнь", годом позже - сборник "Темы и вариации".
В 1920-х гг. Борис Пастернак создал поэмы "Высокая болезнь" (1923-1928), "Девятьсот пятый год" (1925-1926) и "Лейтенант Шмидт" (1926-1927), в которых обратился к общественной и историко-революционной тематике. В 1931 г. вышли его роман в стихах "Спекторский" и автобиографическая повесть "Охранная грамота".
С середины 1930-х гг. Борис Пастернак переводил произведения классиков мировой литературы - Уильяма Шекспира, Иоганна Вольфганга Гете, Фридриха Шиллера, а также грузинских поэтов.
В 1934 г. был принят в Союз писателей СССР. С 1936 г. преимущественно проживал и работал на даче в поселке Переделкино (ныне - Новомосковский административный округ Москвы).
С октября 1941 г. по июнь 1943 г. Борис Пастернак находился в эвакуации в Чистополе (Татарская АССР, ныне - Республика Татарстан). Писал стихи о героях и тружениках военного времени. В августе - сентябре 1943 г. в составе писательской бригады выступал в 3-й армии Брянского фронта, освободившей г. Орел.
С 1945 по 1955 г. Борис Пастернак работал над романом "Доктор Живаго" о судьбе русского интеллигента на фоне революционных событий 1917 г., Гражданской и Великой Отечественной войны. Произведение отражало разочарование автора в идеалах революции и его приверженность идеям христианского гуманизма. Литературные журналы "Новый мир" и "Знамя", которым Пастернак предложил напечатать роман, затягивали с ответом. Понимая маловероятность их согласия, писатель решил опубликовать "Доктора Живаго" за границей и в мае 1956 г. передал рукопись представителям итальянского издателя Джанджакомо Фельтринелли. В сентябре того же года он получил письмо редакторов "Нового мира", в котором сообщалось, что о публикации романа на страницах журнала "не может быть и речи".
В ноябре 1957 г. роман был выпущен на итальянском языке, в начале 1958 г. - вышел на английском и французском языках (зарубежное русскоязычное издание появилось в 1959 г.).
23 октября 1958 г. с формулировкой "за значительные достижения в современной лирической поэзии, а также за продолжение традиций великого русского эпического романа" Борису Пастернаку была присуждена Нобелевская премия по литературе.
25 октября в "Литературной газете" вышла редакционная статья "Провокационная вылазка международной реакции" с критикой Пастернака и его романа. В ней отмечалось, что "присуждение награды за художественно убогое, злобное, исполненное ненависти к социализму произведение - это враждебный политический акт, направленный против Советского государства" и что "Доктор Живаго" был отклонен в 1956 г. редакциями советских журналов и издательств "как контрреволюционное, клеветническое произведение". 26 октября газета "Правда" разместила статью публициста Давида Заславского "Шумиха реакционной пропаганды вокруг литературного сорняка", содержавшую выпады и оскорбления в адрес Пастернака. 27 октября он был исключен из Союза писателей СССР.
29 октября Пастернак отправил в Нобелевский комитет в Стокгольме телеграмму, в которой сообщил о добровольном отказе от премии "в силу того значения, которое получила присужденная мне награда в обществе, к которому я принадлежу". В тот же день первый секретарь ЦК ВЛКСМ (в будущем - председатель Комитета государственной безопасности СССР) Владимир Семичастный в публичном выступлении в присутствии первого секретаря ЦК КПСС Никиты Хрущева сравнил Пастернака с "паршивой овцой" и заявил, что общественность бы приветствовала отъезд писателя из страны.
31 октября по итогам общего собрания писателей Москвы была принята резолюция с просьбой в адрес правительства СССР о лишении "предателя Б. Пастернака советского гражданства".
2 ноября газета "Правда" опубликовала письмо Пастернака Хрущеву, в котором писатель заявлял, что не мыслит "своей судьбы отдельно и вне" России и просил не принимать по отношению к себе "крайней меры" в виде высылки за рубеж. 6 ноября в "Правде" было размещено письмо Пастернака в адрес редакции этой газеты (перед этим оригинальный текст подвергся существенным изменениям в Отделе культуры ЦК КПСС). Автор писал, что у него "никогда не было намерений принести вред своему государству и своему народу" и выражал сожаление из-за того, что вовремя не осознал возможность восприятия читателями "Доктора Живаго" как произведения, направленного "против Октябрьской революции и основ советского строя". После этого критическая литературно-общественная кампания в отношении Пастернака постепенно пошла на убыль.
В конце 1950-х гг. Борис Пастернак работал над поэтическим циклом "Когда разгуляется". Скончался 30 мая 1960 г. в Переделкино на 71-м году жизни от рака легких. Похоронен на Переделкинском кладбище.
После смерти Бориса Пастернака в Советском Союзе выходили сборники его поэзии, в 1965 г. была издана трагедия Уильяма Шекспира "Король Лир" в его переводе. На его стихи написан ряд песен, одна из них, "Никого не будет в доме…", в исполнении Сергея Никитина прозвучала в популярном фильме Эльдара Рязанова "Ирония судьбы, или С легким паром" (1976). Сочинения Бориса Пастернака переведены на десятки иностранных языков.
Во время перестройки, в феврале 1987 г. Союз писателей СССР отменил решение об исключении из организации Бориса Пастернака. В январе - апреле 1988 г. роман "Доктор Живаго" был опубликован в журнале "Новый мир", в 1989 г. - вышел отдельным изданием. Роман был несколько раз экранизирован.
В октябре 1989 г. Нобелевская медаль и диплом Бориса Пастернака были вручены его сыну Евгению.
Борис Пастернак был дважды женат. Первая супруга - Евгения Владимировна Лурье (1898-1965). От брака с ней - сын Евгений (1923-2012, литературовед). Вторая жена - Зинаида Николаевна Нейгауз (1897-1966). От этого брака - сын Леонид (1938-1976, физик).