Родилась 10 апреля 1937 г. в Москве.
В детстве начала писать стихи. Первая публикация сочинений молодой поэтессы состоялась в 1955 г. в журнале "Октябрь". В следующем году она поступила в Литературный институт им. А. М. Горького. В 1959 г. была исключена из вуза за отказ участвовать в кампании против писателя Бориса Пастернака, развернувшейся в советской печати после присуждения ему Нобелевской премии по литературе в 1958 г. Позже была восстановлена, окончила институт в 1960 г.
Беллу Ахмадулину наряду с Андреем Вознесенским, Евгением Евтушенко, Робертом Рождественским, Булатом Окуджавой относят к так называемым поэтам-шестидесятникам - новому поколению авторов периода хрущевской "оттепели".
Первый сборник стихотворений Беллы Ахмадулиной "Струна" был выпущен в 1962 г. издательством "Советский писатель". Впоследствии поэтесса опубликовала более 30 сборников.
В их числе: "Уроки музыки" (1969), "Метель" (1977), "Сны о Грузии" (1977), "Тайна" (1983), "Сад" (1987), "Побережье" (1991), "Звук указующий" (1995), "Друзей моих прекрасные черты" (1999), "Нечаяние" (2000), "Озябший гиацинт" (2009).
Героями стихов Ахмадулиной часто становились русские поэты - от Александра Пушкина и Марины Цветаевой до ее современников.
Ахмадулина занималась переводами стихотворений грузинских поэтов Анны Каландадзе, Николая Бараташвили, Галактиона Табидзе, Симона Чиковани и др. Являлась автором многочисленных эссе - о Михаиле Лермонтове, Владимире Набокове, Анне Ахматовой, Венедикте Ерофееве, Александре Твардовском, Владимире Высоцком и др.
Стихи поэтессы звучат в кинокартинах Марлена Хуциева "Застава Ильича" (1964), Эльдара Рязанова "Ирония судьбы, или С легким паром!" (1975), "Служебный роман" (1978), "Жестокий романс" (1984) и др.
Белла Ахмадулина скончалась 29 ноября 2010 г. в пос. Переделкино (ныне территория Новомосковского административного округа Москвы) на 74-м году жизни. Похоронена на Новодевичьем кладбище Москвы.
Белла Ахмадулина была награждена орденами Дружбы народов (1984), "За заслуги перед Отечеством" II и III степеней (2007, 1997).
Лауреат Государственной премии СССР в области литературы, искусства и архитектуры 1989 г., премии президента РФ в области литературы и искусства 1998 г., Государственной премии РФ в области литературы и искусства 2004 г.
Была отмечена Царскосельской художественной премией (2006).
Белла Ахмадулина была замужем четыре раза. Первый супруг - поэт Евгений Евтушенко (1932-2017). Второй муж - писатель и сценарист Юрий Нагибин (1920-1994). Третьим супругом был режиссер и сценарист Эльдар Кулиев (1951-2017), четвертым - театральный художник Борис Мессерер (род. 1933). Дочери - Анна (род. 1968, приемная) и Елизавета (род. 1973, от брака с Эльдаром Кулиевым).