Compositor austríaco nascido em Viena, então capital do império austro-húngaro, criador do método composicional conhecido como dodecafonismo, marco decisivo na evolução da música. Filho de modestos comerciantes judeus, aos nove anos já compunha pequenas peças para dois violinos, que tocava com seu professor ou com um parente. Com a morte do pai, trabalhou como bancário (1890-1895), para se manter. Nesse período conheceu Alexander von Zemlinsky, compositor e maestro de orquestra amadora, de quem se tornou dedicado aluno e amigo.
Sua primeira apresentação pública (1897), com um trabalho seu, foi um quarteto de corda em ré maior. A partir de então, viveu entre Berlim e Viena, dedicado à composição e à docência. Depois da primeira guerra mundial, começou a desenvolver o método dodecafônico, em que cada composição é estruturada a partir de uma série, formada por 12 notas diferentes, da qual derivam todas as variações harmônicas e melódicas. Sua primeira obra dodecafônica foi Suíte para piano (1921).
Nomeado como compositor da Academia de Artes de Berlim (1925), a ascensão do nazismo obrigou-o a emigrar para os Estados Unidos, onde se naturalizou (1941) e lá permaneceu até morrer, em Los Angeles, Califórnia. Entre suas obras destacam-se Verklärte Nacht (1899), o oratório Gurrelieder (1900), Kammersinfonie (1906), Harmonielehre (1911), Fünf Orchesterstücke (1909), Pierrot lunaire, opus 20 (1912), um concerto para violino (1934-1936) e o concerto para piano (1942). Publicou também vários tratados, como Models for Beginners in Composition (1942), e uma coleção de ensaios críticos e autobiográficos, Style and Idea (1950).