Horst Bienek wird als jüngstes von sechs Kindern in Gleiwitz (Oberschlesien) geboren. Er besucht die Volksschule. Sein Vater ist Lokomotivheizer bei der Deutschen Reichsbahn und wird früh ins „Reich“ verpflichtet. Die Mutter Valerie, geb. Piontek, stirbt 1941, so dass der Elfjährige von seinen zwei älteren Schwestern erzogen wird. 1945 wird er Zeuge des Todesmarschs der Auschwitz-Häftlinge durch Gleiwitz. Nach der Besetzung Schlesiens durch russische Truppen wird er nach eigener Aussage mit 15 Jahren als Demontage-Arbeiter zwangsverpflichtet und ein Jahr später nach Köthen in Anhalt umgesiedelt, wo er von Gelegenheitsarbeiten lebt und zu schreiben beginnt.

Bei einer Lesung junger Autoren entdeckt ihn die Redaktion der Tagespost in Potsdam, die ihn 1949 als Volontär aufnimmt. Im selben Jahr erhält er einen Anerkennungspreis für seine Prosa. 1950 nimmt er am ersten Lehrgang für junge Schriftsteller in Bad Saarow teil, Mitte 1951 veröffentlicht er Lyrik in der von Peter Huchel herausgegebenen Zeitschrift Sinn und Form und wird im September in die Meisterklasse von Bertolt Brecht am berliner ensemble aufgenommen. Am 8. November desselben Jahres wird Bienek wegen angeblicher Spionage und Sowjethetze vom Staatssicherheitsdienst der DDR verhaftet und nach sieben Monaten Untersuchungshaft in Potsdam durch ein sowjetisches Militärtribunal zu 20 Jahren Zwangsarbeit verurteilt. Bienek verbringt mehr als drei Jahre im Lager Workuta, zwischen Nord-Ural und Eismeer. Als Kohlenhauer muss er täglich zwölf Stunden unter Tage arbeiten.

Durch Amnestie 1955 in die Bundesrepublik entlassen, wirkt er ab 1957 als literarischer Redakteur beim Hessischen Rundfunk in Frankfurt am Main, kurzfristig auch als Herausgeber der Lyrischen Blätter. Mit dem Traumbuch eines Gefangenen (1957), einer Sammlung von Gedichten und Prosa, von Hans Egon Holthusen etwas abschätzig als „literarische Talentprobe“ beurteilt, versucht er, die traumatische Haft im Archipel Gulag zu verarbeiten. 1959 bis 1961 gibt Bienek gemeinsam mit Hans Platschek die Zeitschrift blätter und bilder heraus, von 1961 bis 1964 ist er der erste literarische Lektor des Deutschen Taschenbuchverlags in München und Gründer der sonderreihe dtv.

Ab 1965 als freier Schriftsteller in Ottobrunn bei München ansässig, wird Horst Bienek zu einer der Zentralgestalten des deutschen Kulturlebens. Er ist Mitglied des P.E.N., des VS (Austritt unter Protest 1982), der Deutschen Akademie für Sprache und Dichtung, von 1982-90 Direktor der Abteilung Literatur bzw. Vizepräsident der Bayerischen Akademie der Schönen Künste in München. Reisen mit Vorträgen und Lesungen führen ihn durch Europa, Amerika und Australien. Für sein filmisches und literarisches Werk wird er vielfach ausgezeichnet, u.a. mit dem Dokumentarfilmpreis in Oberhausen (1966), Bremer Literaturpreis (1969), Hermann-Kesten-Preis (1975), Kulturpreis Schlesien (1978), Nelly-Sachs-Preis (1981), Andreas-Gryphius-Preis (1983), der Eichendorff-Medaille sowie dem Literaturpreis der Stadt Bad Wurzach (1987). 1987 hält Bienek die erste Poetik-Vorlesung an der LMU München, die anschließend als Buch unter dem Titel Das allmähliche Ersticken von Schreien. Sprache und Exil heute erscheint. 1989 ist er Stadtschreiber von Mainz und erhält den Jean-Paul-Preis des Freistaats Bayern.

In seinen Werken bildet lange Zeit die Erfahrung der Gefangenschaft das zentrale Thema. Nach Gedichten und Prosa im Traumbuch eines Gefangenen sowie den Erzählungen des Bandes Nachtstücke (1959) schildert Bienek die totale Isolation eines Gefangenen eindrucksvoll in dem Roman Die Zelle (1968), den er auch selbst verfilmt: Der Begriff „Zelle“ erfährt hier eine doppelte Bedeutung als in sich geschlossener kleiner Raum und kleinste organische Organisationseinheit; als Konzeption einer „lazarenischen Literatur“ nach dem französischen Schriftsteller Jean Cayrol gedacht, ist dieser monologisch und sprachexperimentell strukturierte Roman das „einzige literarische Zeugnis des Archipel Gulag“ (Horst Bienek) in der deutschen Literatur. Den Mittelpunkt seines literarischen Schaffens bildet zweifellos die Gleiwitzer Tetralogie (1975-82), in der Bienek die Erinnerung an die eigene Kindheit mit der Chronik Oberschlesiens während des Zweiten Weltkrieges verbindet, mit den Romanen Die erste Polka, Septemberlicht, Zeit ohne Glocken und Erde und Feuer. Im vierten Band lässt Bienek Schlesiens „größten“ Dichter Gerhart Hauptmann auftreten. Keinesfalls aus der Heimatvertriebenenperspektive geschrieben, sind diese Romane der Versuch, „das Verborgene, Verdrängte, Abwesende, nichtsdestotrotz aber Wirkungsmächtige sichtbar zu machen“ (Thorsten Hinz). Umrahmt werden sie von dem Kommentarband, dem literarischen Tagebuch Beschreibung einer Provinz (1983), der Novelle Königswald oder die letzte Geschichte (1984), dem Bericht über das Wiedersehen mit Schlesien im Jahre 1988 und Abschied von der verlorenen Heimat, Reise in die Kindheit, sowie dem zuletzt erscheinenden Bändchen Birken und Hochöfen. Eine Kindheit in Oberschlesien (1990).

Horst Bienek stirbt 1990 in München an Aids und wird in Ottobrunn begraben. Als Universalerbin setzt er die Bayerische Akademie der Schönen Künste ein mit der Auflage, eine Horst-Bienek-Stiftung zu gründen, die einen Horst-Bienek-Preis für Lyrik für das Gesamtwerk eines Dichters vergibt. Seinen Nachlass bestimmt er für die Niedersächsische Landesbibliothek in Hannover.