Адольфо Вісенте Перфекто Біой Касерес народився у Буенос-Айресі і був єдиним сином Адольфо Біой Домека і Марти Ігнасії Касарес Лінч. Перше оповідання написав у віці 11 років.
Навчався у школі при Університеті Буенос-Айреса, потім вступав на факультети права, філософії і гуманітарних наук, але кидав навчання. Родина майбутнього письменника була досить заможною, тому він міг дозволити собі цілковито присвятити себе літературі. Також Біой Касарес займався самоосвітою, досконало вивчив англійську, французьку і німецьку.
1932 року Вікторія Окампо представила його Хорхе Луїсу Борхесу, який став одним з його найкращих друзів і в співавторстві з яким вони написали декілька творів.
1940 року Біой Касарес одружується з молодшою сестрою Вікторії, Сільвіною Окампо, також письменницею і художницею. Цього ж року виходить друком його найвідоміша робота — роман «Винахід Мореля».
8 березня 1999 року Адольфо Біой Касарес помер. Похований на кладовищі Реколета у Буенос-Айресі.