Carmen Martín Gaite nació en Salamanca, el 8 de diciembre de 1925. Se licenció en Filología románica en la Universidad de Salamanca, junto a Ignacio Aldecoa, compañero también de generación literaria. Por aquel entonces tuvo su primer contacto con el teatro participando como actriz en varias obras. También empezó a colaborar en varias revistas como Trabajos y Días en Salamanca y Revista Nueva en Madrid.
En 1950 se trasladó a Madrid, donde se doctoró con la tesis Usos amorosos del XVIII en España. Ignacio Aldecoa, la introdujo en su círculo literario: Alfonso Sastre, Juan Benet, Rafael Sánchez Ferlosio… integrándose con la que sería conocida como la Generación del 50. En 1954 se casó con Rafael Sánchez Ferlosio, de quien se separará en 1970, pero con quien tendría una hija, Marta, cuya muerte prematura en 1985 le afectaría sobremanera.
En 1955 gana el Premio Café Gijón, con El balneario, un libro de relatos. En 1957 gana el Premio Nadal con su primera novela, Entre visillos (1958). En esta novela refleja la anodina existencia de una serie de muchachas en el marco de una ciudad de provincias. Posteriormente se distanciará de esta visión testimonial, propia de la época, con Ritmo lento (1963), donde priman los aspectos introspectivos y de comunicación interpersonal. Retahílas (1974), quizá su principal novela, supuso una profundización en esta problemática, a la que se añade una reflexión sobre el propio hecho narrativo. A partir de entonces su obra se centró en el análisis psicológico de las protagonistas, que repasan su vida y se enfrentan a los fantasmas del pasado. Así ocurre en Fragmentos de interior (1976), sobre una familia de clase media en el Madrid de la década de 1960; El cuarto de atrás (1978), cuyo personaje principal es una escritora que recibe la visita de un misterioso desconocido; Caperucita en Manhattan (1990); Nubosidad variable (1992), que cuenta la trayectoria profesional y vital de dos escritoras; Lo raro es vivir (1995), rememoración del pasado de una mujer, e Irse de casa (1998), nueva evocación de los recuerdos de un personaje femenino.
Además de narrativa y ensayo, también se dedicó a la traducción; a la poesía, publicando en 1976 A rachas; al teatro, publicando en 1985, A palo seco y en 1999, La hermana pequeña; y, colaboró en la elaboración de guiones televisivos: Santa Teresa de Jesús (1982) y Celia (1989).
En 2000 se le diagnostica un cáncer que mes y medio después acabaría con su vida, el 23 de julio en una clínica de Madrid. Es enterrada en El Boalo, donde residió sus últimos años y donde están enterrados sus padres y su hija.