Se graduó en una escuela de Los Angeles en 1938. Aunque su educación académica acabó allí, se convirtió en un "estudiante de la vida", vendiendo periódicos en las esquinas de Los Ángeles desde 1938 hasta 1942, pasando las noches en la biblioteca pública y sus días en la máquina de escribir. Se convirtió en un escritor a tiempo completo en 1943, y contribuyó en numerosas historias cortas en las revistas antes de publicar una colección de ellos, Dark Carnival, en 1947.
Su reputación como escritor visionario y de corage se estableció con la publicación de The Martian Chronicles en 1950, que describe los primeros intentos de los humanos para conquistar y colonizar Marte, y las consecuencias no deseadas. Luego vino en 1953, Fahrenheit 451, que muchos consideran como la obra maestra de Bradbury, una acusación mordaz de la censura ambientado en un mundo futuro en el que se prohíbe la palabra escrita. En total, Bradbury ha publicado más de treinta libros, cerca de 600 cuentos y numerosos poemas, ensayos y obras de teatro.
La obra de Ray Bradbury ha sido incluida en cuatro colecciones de relatos "Best American Short Story". Ha sido galardonado con el O. Henry Memorial Award, el Premio Benjamin Franklin, el World Fantasy Award por su trayectoria, el Premio Gran Maestro de los Escritores de Ciencia Ficción de América, el Premio del Centro PEN de EE.UU. por su trayectoria, entre otros. En noviembre de 2000, la Medalla de la Fundación Nacional del Libro por su Distinguida Contribución a las Letras Estadounidenses se confirió a Bradbury en el 2000 el National Book Awards Ceremony en Nueva York.