Livet til Hamsun starta på Garmostræet i Lom i Gudbrandsdalen, og hans eigentlege namn var Knut Pedersen. Begge Hamsuns foreldre tilhørte Gudbrandsdalske bondeætter. Da han var tre år gammal flytta han og resten av familien til garden Hamsund på Hamarøy i Nordland. Der mottok han sterke naturinntrykk som avspegles i hans seinare dikting. I niårsalderen blei han sendt til ein streng onkel, og etter dette vart barndommen hans vanskeleg. Etter konfirmasjonen blei han først handelsbetjent, seinare kaiarbeidar, skreppekar, skomakarlærling, lensmannsbetjent og skolehaldar.

Han begynte tidleg å skrive, og dei første bøkane hans var nyromantiske, seinare gikk han over til å skrive nyrealistisk. I 1887 fikk han under namnet Knut Pedersen gitt ut ei lita forteljing: Den Gaadefulde. En kjærlighedshistorie fra Nordland. Året etter kom diktet Et Gjensyn og forteljinga Bjørger, her merker ein tydeleg den heilt spesielle, levande og friske skrivemåten hans, basert på hans eiga nordlandsdialekt. Ord, vendingar og setningsoppbygging er tydeleg dialektprega, sjølv om han skreiv på riksmål. Hjelpt av ein rik velgjerar drog han sørover, tok ein pause i Hardanger og skreiv boka Frida, som han reiste til København med for å få ho gitt ut på Gyldendal. Dei sa nei, og Hamsun drog tilbake til Noreg, var vegarbeidar på Toten eit par år, skreiv ein del artiklar og heldt foredrag.

I 1882 reiste han til Amerika. Der flakka han ein del om og hadde forskjellige jobbar. Etter to og eit halvt år vendte han sjuk tilbake til Noreg, og slo seg for ein stund ned i Valdres. Han drog tilbake til Amerika igjen i 1886, og jobba som sekretær, journalist og litterær foredragshaldar. To år seinare kom han tilbake til Noreg igjen, drog til København og offentleggjorde i det danske tidsskriftet Ny Jord novellefragmentet Sult, som gjorde han kjent som ein av Nordens fremste yngre forfattarare, bl.a. pga. stilens mangfelde, særpreg og dristigheit i sjelegranskinga. Sult kom som bok i sterkt utvida utgåve i 1890. Ho vart gjennombrotet hans, og ho var skrive under ein periode da han var lutfattig og svelta, og ho har fleire sjølvbiografiske trekk.

Han gifta seg i 1898 med Bergljot Bech, de skilte seg i 1906, og tre år seinare gifta han seg på nytt med Marie Andersen.

I 1891 reiste han rundt i Noreg og heldt foredrag der han kritiserte dei realistiske forfattarane, særleg Ibsen. Han hevda at dei skreiv om typar og karakterar, og ikkje levande menneske. Forfattarar burde vere meir opptekne av menneskas indre, av sjela, meinte han. Romanpersonane til Hamsun representerer ikkje noen gruppe eller sak, dei er enkeltindivida fulle av motsetningar og ufornuftige innfall. Desse foredraga blei gitt ut på bokform i 1960, under namnet Paa turné – tre foredrag om litteratur.

Hamsun busette seg nokre år i Paris. Der begynte han å skrive den følsame nordlandsromanen Pan, som han gjorde ferdig i Kristiansand (1894), deretter den store skodespel-trilogien Ved Rigets Port (1895), Livets Spil (1896) og Aftenrøde (1898). Desse stykka vart alle oppført for fyrste gong ved Christiania Theater.

Måten Hamsun skildrar kjærleik på er heilt unik. I kjærleiksrusen kan mannspersonane hans finne på å gjere dei mest vanvittige ting, og gjerne det motsatte av det dei helst vil. Romanen Victoria (1898) blir regna for å vere ein av dei vakraste kjærleiksskildringar i norsk dikting. Det er den evige historia om håplaus kjærleik mellom to menneska som aldri skal få kvarandre.

Samme år reiste han til Finland, kor han blei eit års tid, derfrå til Russland, Kaukasus og Tyrkia. Desse reisene kan ein lese om i reiseskildringa I Æventyrland (1903), skodespelet Dronning Tamara og i ein del noveller.

Hamsun skreiv lyrikk også, men han gav bare ut ein diktsamling, Det vilde kor. Kontrasten mellom natur og kultur opptok han. Han meinte at naturen var ekte, og at byen var kunstig. I fleire av romanane hans viser han sin forakt for bylivet.

I 1920 mottok Hamsun nobelprisen i litteratur for boka Markens grøde (1917). I denne romanen fortel han om bonden Isak Sellanrå, som ryd seg ein eigedom og brukar heile sitt liv på jorda. Han er idealbonden, ein helt i Hamsuns auga.

Under andre verdskrig sympatiserte Hamsun med nazistane og Hitler. Han vart derfor dømt som landsforrædar i 1947, 88 år gammal. Boten han måtte betale var på 325 000 kroner, og han måtte flytte inn på eit gamleheim, men han fikk seinare vende heim til garden Nørholm ved Grimstad, som han kjøpte i 1918.

To år seinare kom hans siste roman: På gjengrodde stier. Her skriv han om sitt forhold til rettsoppgjøret og prøver å forklare sin åtferd under okkupasjonen. Bl.a. tar han avstand frå den psykiatriske undersøkinga han var gjenstand for. Som 90-åring fikk han bevist at han framleis hadde ein klar hjerne og ein sprelsk penn, og i boka er det mye av den underfundige humoren som er så karakteristisk for hans dikting.

I 1952 døde Hamsun, 93 år gamal. Bøkane hans er oversett til omkring 30 språk.