Carmen Martín Gaite nació en Salamanca el 8 de diciembre de 1925 Se licenció en Filosofía y Letras en la Universidad de Salamanca, donde conoció a Ignacio Aldecoa y a Agustín García Calvo. En esa universidad tuvo además su primer contacto con el teatro participando como actriz en varias obras.

Colaboró en varias revistas como Trabajos y Días en Salamanca y Revista Nueva en Madrid. Se trasladó a esta ciudad en 1950 y se doctoró en la Universidad de Madrid con la tesis Usos amorosos del XVIII en España.

Ignacio Aldecoa, cuya obra estudiaría posteriormente, la introdujo en su círculo literario, donde conoció a Josefina Aldecoa, Alfonso Sastre, Juan Benet, Medardo Fraile y Jesús Fernández Santos y Rafael Sánchez Ferlosio, con quien se casó en 1954. De esta manera se incluyó en la que sería conocida como la Generación del 55 o Generación de la Posguerra.

Escribió su primer cuento, Un día de libertad, en 1953, aunque confiesa escribir desde los 8 años. Comienza su carrera literaria con El balneario obteniendo en 1955 uno de los premios literarios de mayor prestigio en España, el Café Gijón. Tres años después presenta la que sería su obra señera, Entre visillos, al Premio Nadal, ganándolo.

Escribe dos obras de teatro, el monólogo A palo seco en 1957, que fue representado en 1987, y La hermana pequeña en 1959, rescatada en 1998 y estrenada el 19 de enero de 1999 en Madrid.

Durante la década de los sesenta continúa cultivando la narrativa, con obras tan importantes como Las ataduras (1960) o Ritmo lento (1963), pero es en los setenta cuando vemos la versatilidad de Martín Gaite. Publica sus dos ensayos sobre el proceso contra Macanaz además de su tesis, recopila su poesía en A rachas (1976), y una de sus obras cumbre, la novela Retahílas, sale a la luz en 1974. También a esta década debemos su primera recopilación de relatos, Cuentos completos. Su faceta periodística se caracteriza por su etapa de redactora en los comienzos de Diario 16.

Su matrimonio con el escritor Rafael Sánchez Ferlosio duró unos años antes de acabar en separación, en los cuales tuvieron una hija, Marta, a quien dedicó el cuento La reina de las nieves. Marta falleció antes que ella.

Entre otros logros, Martín Gaite destaca por haber sido la primera mujer a la que se le concede el Premio Nacional de Literatura con El cuarto de atrás en 1978, y por haber ganado en 1994 el Premio Nacional de las Letras por el conjunto de su obra. Fue una de las personas más, y mejor, premiadas del mundo de la literatura; obtuvo el Príncipe de Asturias en 1988 compartido con el poeta gallego José Ángel Valente, el Premio Acebo de Honor en 1988 como reconocimiento a toda su obra, el Premio Castilla y León de las Letras en 1992, Medalla de Oro del Círculo de Bellas Artes en 1997, Pluma de Plata del Círculo de la Escritura otorgada en junio de 1999 y cuya ceremonia fue retransmitida por videoconferencia a través de Internet, algo sin precedentes, hasta aquel momento, en el mundo literario.

Con su ensayo Usos amorosos de la posguerra española recibió en 1987 el Premio Anagrama de Ensayo y el Libro de Oro de los libreros españoles. Esta obra dispara sus ventas, y desde entonces las obras de Carmen Martín Gaite están siempre entre las más vendidas en España, siendo espectacular su éxito en la Feria del libro de Madrid, donde solía ser su obra de cada temporada la más vendida de la feria.

Cultivó también la crítica literaria y la traducción destacando en autores como Gustave Flaubert, Rainer Maria Rilke y Emily Brönte, colaboró, asimismo, en los guiones de series para Televisión Española Santa Teresa de Jesús (1982) y Celia (1989), serie infantil basada en los famosos cuentos de la escritora madrileña Elena Fortún (1886-1952).
Publica dos enormes éxitos de crítica y público, Lo raro es vivir en 1997 e Irse de casa en 1998, y en 1999 se publica y representa La hermana pequeña y recopila en Cuéntame, con la colaboración de la Emma Martinell Gifre, ensayos y cuentos escritos entre 1953 y 1997.

En 2000 se le diagnostica un cáncer que cerca de mes y medio después acabará con su vida el 23 de julio en una clínica de Madrid. Es enterrada en El Boalo, donde residió sus últimos años, en la casa familiar y donde están enterrados sus padres y su hija.