Родился 30 января 1938 г. в г. Самарканде Узбекской ССР (ныне - Республика Узбекистан) в многодетной семье. Отец - Абдугани Каримов, служащий, мать - Санобар Каримова, домохозяйка.
В 1960 г. окончил Среднеазиатский политехнический институт (ныне - Ташкентский государственный технический университет) по специальности "инженер-механик", в 1967 г. - Ташкентский институт народного хозяйства (ныне - Ташкентский государственный экономический университет) по специальности "экономист".
Кандидат экономических наук. В 1973 г. защитил диссертацию на тему "Отраслевая структура промышленности Узбекской ССР и основные направления ее совершенствования" в Ташкентском институте народного хозяйства. Академик Узбекской академии наук (избран 24 марта 1994 г.).
В 1960 г., после окончания института, работал на Ташкентском заводе сельскохозяйственного машиностроения ("Ташсельмаш", специализация - выпуск хлопкоуборочных машин) помощником мастера, затем - мастером, технологом предприятия.
С 1961 г. по 1966 г. - инженер, конструктор, ведущий инженер-конструктор Ташкентского авиационного производственного объединения им. В.П. Чкалова.
В 1966-1983 гг. занимал различные руководящие должности в Госплане Узбекской ССР: главный специалист отдела, помощник председателя, начальник отдела, начальник управления, заместителя и первого заместителя председателя Госплана.
В 1983 г. был назначен министром финансов Узбекистана, в 1986 г. - заместителем председателя Совета министров, председателем Госплана Узбекской ССР (правительство республики возглавлял Гайрат Кадыров).
С 1986 г. по 1989 г. был первым секретарем Кашкадарьинского обкома Компартии Узбекистана.
23 июня 1989 г. Ислам Каримов избран первым секретарем Центрального комитета Компартии Узбекистана. Это произошло почти сразу после серии межнациональных столкновений узбеков и турок-месхетинцев, проживавших в Ферганской области. Каримов сменил на посту первого секретаря ЦК компартии республики Рафика Нишанова, которого перевели в Москву на пост председателя Совета национальностей Верховного Совета СССР. Одной из причин выбора руководством СССР кандидатуры Каримова в качестве главы Узбекистана стал тот факт, что он открыто не принадлежал ни к одному из двух влиятельным кланов республики (самаркандскому и ташкентскому). Баланс в отношении мощных региональных группировок Каримов старался сохранить и в последующие годы своего правления.
В 1989-1991 гг. - народный депутат СССР.
24 марта 1990 г. Верховный совет республики учредил пост президента Узбекской ССР. В тот же день Ислам Каримов был избран депутатами парламента первым президентом республики и возглавил кабинет министров.
31 августа 1991 г. на внеочередной VII сессии Верховного совета республики была провозглашена государственная независимость Узбекистана.
17 сентября 1991 г. компартия Узбекистана на XXIII съезде приняла решение о прекращении своей деятельности и о создании Народно-демократической партии Узбекистана (НДПУ). 1 ноября 1991 г. на учредительном съезде НДПУ Ислам Каримов был избран ее председателем (переизбран в 1994 г.; в 1996 г. подал в отставку с поста председателя партии).
29 декабря 1991 г. на первых всенародных выборах Ислам Каримов был избран президентом Республики Узбекистан (вступил в должность 4 января 1992 г.). За него проголосовали 86% избирателей. Единственный соперник Каримова - председатель Демократической партии "Эрк" Мухаммад Салих (Салай Мадаминов) - получил 12,3% голосов. На общенациональном референдуме 26 марта 1995 г. полномочия главы республики были продлены до 2000 г. ("за" проголосовали 99,6%).
16 февраля 1999 г. у здания правительства Узбекистана, где должно было состояться заседание кабинета министров с участием Каримова, произошел теракт. В результате нескольких взрывов заминированных автомобилей погибли 16 человек и более ста получили ранения. Ислам Каримов не пострадал. В своем выступлении по национальному телевидению президент назвал теракт попыткой покушения на свою жизнь и обвинил в произошедшем представителей радикального ислама.
9 января 2000 г. Ислам Каримов был вновь избран президентом Узбекистана (91,9% голосов). Второй кандидат, первый секретарь ЦК НДПУ, директор Института философии и права Академии наук республики Абдулхафиз Джалалов, получил 8,1% голосов избирателей.
27 января 2002 г. на всенародном референдуме принято решение об увеличении конституционного срока пребывания на посту президента Узбекистана с 5 до 7 лет, таким образом полномочия Ислама Каримова были продлены до 2007 г.
В соответствии с конституцией Узбекистана, президент мог избираться не более двух сроков подряд. Однако в ноябре 2007 г. ЦИК вновь зарегистрировал на предстоящих выборах кандидатуру Ислама Каримова, выдвинутую Либерально-демократической партией Узбекистана. Объяснялось это тем, что выборы будут проводиться в соответствии с новой редакцией конституции 2002 г., поэтому в случае победы Каримова его новый президентский срок следовало считать первым.
23 декабря 2007 г. Ислам Каримов был вновь избран президентом Узбекистана, получив 88,1% голосов избирателей. Его соперник от НДПУ Аслиддин Рустамов набрал 3,17% голосов; единственная женщина-кандидат от партии "Адолат" ("Справедливость") Дилорам Ташмухамедова - 2,94%; выдвинутый инициативной группой избирателей Акмаль Саидов - 2,85%.
На президентских выборах 29 марта 2015 г. Ислам Каримов снова одержал победу, набрав 90,39% голосов (вступил в должность 10 апреля 2015 г.). За члена парламентской фракции Демократической партии "Миллий тикланиш" ("Национальное возрождение") Акмаля Саидова проголосовали 3,08%, за председателя Центрального Совета Народно-демократической партии Хатамжона Кетмонова - 2,92% избирателей и за председателя исполкома Социал-демократической партии "Адолат" Наримона Умарова - 2,05%.
28 августа 2016 г., по сообщению правительства Узбекистана, Ислам Каримов был помещен на стационарное лечение для полного медицинского обследования. На следующий день его младшая дочь Лола Каримова-Тилляева на своей странице в социальной сети "Инстаграм" (соцсеть запрещена в РФ; она принадлежит корпорации Meta, которая признана в РФ экстремистской) написала, что отец перенес кровоизлияние в мозг.
Скончался в Ташкенте 2 сентября 2016 г. Похоронен 3 сентября в Самарканде на кладбище Хазрати Хизр недалеко от мемориального комплекса Шахи Зинда. 30 января 2018 г. на месте упокоения первого президента Узбекистана открыт мавзолей Ислама Каримова.
Как и президент Казахстана Нурсултан Назарбаев, Ислам Каримов был "политическим долгожителем" среди первых лиц стран СНГ: он находился у власти более 27 лет.
Имел звание "Узбекистон Кахрамони" ("Герой Узбекистана"). Награжден орденами Трудового Красного Знамени, Дружбы народов (1988), "Мустакиллик" (1996), Амира Темура (1998), "Алтын Кыран" (Казахстан; 1997), Князя Ярослава Мудрого I степени (Украина; 1998) и др.
Почетный доктор наук ряда университетов и академик академий наук многих зарубежных государств.
Автор книг о политическом и экономическом развитии Узбекистана - "Узбекистан: свой путь обновления и прогресса", "Узбекистан: национальная независимость, экономика, политика, идеология", "Узбекистан - собственная модель перехода на рыночные отношения", "Узбекистан на пути углубления экономических реформ", "Стабильность и реформы", "Узбекистан на пороге ХХI века: угроза безопасности, условия и гарантии прогресса" и др. Его произведения, а также доклады, выступления и тексты речей главы государства опубликованы в сборнике из более чем 10 томов.
Ислам Каримов был женат вторым браком. Первая супруга - Наталья Петровна Кучми (скончалась в 2008 г.), в этом браке родился сын Петр. Вторая супруга - Татьяна Акбаровна Каримова, по образованию экономист, кандидат экономических наук, работала старшим научным сотрудником в Институте экономики Академии наук Узбекистана, в настоящее время — на пенсии. В 2016 г. вместе с дочерью Лолой учредила благотворительный фонд им. Ислама Каримова. Фонд занимается поддержкой образовательных программ в республике, выделением грантов одаренной молодежи, продвижением исторического и культурного наследия Узбекистана. Старшая дочь - Гульнара (род. 1972), бывший посол Узбекистана в Испании; в 2015 г. была осуждена на пять лет ограничения свободы за уклонение от уплаты налогов, участие в преступной группе, "завладение путем вымогательства денежными средствами" и др. Младшая дочь - Лола Каримова-Тилляева (род. 1978), постоянный представитель Республики Узбекистан при ЮНЕСКО (2008-2018).
Увлекался игрой в теннис.