12 Aralık 1928 tarihinde Kuzeybatı Kırgızistan'daki Talas eyaletinin Şeker köyünde doğdu. Babası Törekul Aytmatov, annesi Nagima Hamzayevna Aytmatova'dır. Adı, Cengiz Han'dan esinlenerek konulmuştur.

Gençliği sıkıntılı bir döneme denk gelmişti. O dönemde zaten yeni yerleşmeye başlayan siyasal sistem, bir de savaşla mücadele etmek zorundaydı. Çok genç yaşta çalışmaya başladı; çünkü İkinci Dünya Savaşı'nın SSCB üzerindeki etkileri gençleri de etkiliyordu, yetişkinler savaşta olduklarından, gençlere büyük iş düşüyordu. On dört yaşında köyündeki sekreterliğe girdi. Burada tarım makinelerinin sayımı, vergi tahsildarlığı gibi işlerde çalıştı.

Köyünden, Kazakistan'a giderek Cambul Veterinerlik Teknik Okulu'nda okudu. Daha sonra şimdiki Kırgızistan'ın başkenti olan Bişkek'e giderek burada Frunze Tarım Enstitüsü'nde öğrenimine devam etti. Ardından Maksim Gorki Edebiyat Enstitüsü'ne geçti ve 1956 ile 1958 yılları arasında Moskova'da okudu.

Yazmaya bu yıllarda Pravda gazetesinde başladı. Ardından, yazdığı eserleriyle üne kavuştu ve 1957 yılında Sovyet Yazarlar Birliği'ne üye kabul edildi. 1963'te Lenin Ödülü'nü aldı. Yapıtları yüz ellinin üstünde dile çevrildi. Sovyetler Birliği'nin dağılması ve Kırgızistan'ın bağımsızlığına kavuşmasından sonra ülkesini Lüksemburg'da büyükelçi olarak temsil etti.

Aytmatov, Gün Olur Asra Bedel romanının film çekimleri için gittiği Rusya'nın Tataristan Cumhuriyeti'nin başkenti Kazan'da 16 Mayıs 2008 rahatsızlanarak böbrek yetmezliği teşhisiyle tedavi için Almanya'ya getirilmişti. Almanya'nın Nürnberg kentindeki Klinikum Nord'da tedavi gören Cengiz Aytmatov, komaya girmişti.10 Haziran 2008 tarihinde Nürnberg'de yaşamını yitirdi.