Народився в родині відомого письменника і вченого Ніколая Райнова. Закінчив Софійський університет. Вивчав філософію, спеціалізація — естетика та мистецтвознавство.
Свої перші вірші Райнов почав публікувати в середині 1930-х років, а в 1940 році вийшла його перша поетична збірка «Вірші», яку схвально оцінили критики. З 1944 року член Болгарської робітничої партії (комуністів). Після Другої світової війни 7 років, з 1953 по 1960, пропрацював аташе з культури у Парижі. В 1950-х почав публікувати свої оповідання та повісті так званого паризького циклу. Саме вони принесли популярність Райнову як прозаїку. Крім того, Райнов пише соціальну прозу про болгарську дійсність, а також науково-популярні праці з мистецтвознавства, в яких критично висловлюється стосовно західної масової культури («Чорний роман», «Масова культура» та ін).
1963 року вийшов друком детективний роман «Інспектор і ніч». Популярність Богомилу Райнову приніс цикл пригодницьких романів, об'єднаних головним героєм, розвідником Емілем Боєвим: «Пан Ніхто», «Немає нічого ліпшого за негоду», «Велика нудьга» та інші. У них мало погонь і стрілянини, але з лишком вистачає боротьби інтелекту. Вороги у Райнова розумні, підступні й нещадні, але й головний герой нічим їм не поступається. Втім, моральна перевага Боєва над західними шпигунами настільки очевидна, що в читача не виникає навіть сумніву в його правоті.
Екранізовано більшість романів Богомила Райнова. Сам автор працював сценаристом при їх створенні. Крім того, Богомил Райнов писав праці з естетики та образотворчого мистецтва («Художня майстерність»).