Родился в местечке Петровичи под Смоленском (Исаак Озимов). Вместе с семьей эмигрировал в США в 1923 г., гражданин США с 1928 года. Окончил химический факультет Колумбийского университета в 1939 году. В том же году дебютировал в "Amazing Stories" рассказом "Marooned off Vesta". Работал преподавателем биохимии в Медицинской школе Бостонского университета; с 1979 года - профессор этого же университета.
Азимов - один из известнейших писателей-фантастов, автор почти пятисот книг - как художественных, так и научных и научно-популярных. Его творчество отмечено пятью премиями "Хьюго" (1963, 1966, 1973, 1977, 1983), двумя премиями "Небьюла" (1972, 1976), а также многими другими призами и премиями.
Именем Айзека Азимова назван один из популярнейших американских НФ-журналов - "Asimov"s Science Fiction and Fantasy".