Nacido en Petrovichi, Rusia, emigró con sus padres a Estados Unidos en 1923. Estudió química en la Universidad de Columbia (1941) y se doctoró en 1948, después de servir como cabo de la Armada americana durante la Segunda Guerra Mundial. Desde muy joven, comenzó a escribir y publicar relatos de ciencia ficción. Desarrolló su actividad académica en la Universidad de Boston (1949) como profesor de bioquímica de la Facultad de Medicina. En 1950 publicó su primera novela de ciencia ficción, Pebble in the Sky, que marca ya la fortaleza narrativa en un tiempo descrito por el posibilismo científico-técnico. A través de la obra de Asimov se anticipan aspectos centrales de los paradigmas en los que se va a asentar la sociedad de la información y del conocimiento, la nueva cultura tecnológica, la interdisciplinaridad y complejidad en la sociedad actual a través de las prospecciones narrativas del futuro, etc. La obra de Asimov, que parece buscar una interpretación racional en un contexto desordenado y caótico, no se limita a la ficción, sino que desde el campo académico proyecta su pensamiento y contribuye a la divulgación de la cienca, como en la Enciclopedia Biográfica de Ciencia y Tecnología (1964), la Nueva Guía de la Ciencia (1984), etc.Presidente de la American Humanist Asociation (1985-1992).
El pensamiento de Asimov discurre a través de una concepción progresista y racionalista, que se manifestó en su compromiso contra la desigualdad racial, de género, la educación pública y laica, así como contra las políticas neoliberales dominantes en los Estados Unidos.
Entre sus numerosas novelas y relatos, destaca la trilogía de la Fundación (1951-1953), Yo, robot (1950) y El sol desnudo (1957).