Родился в Индианаполисе, штат Индиана, в семье преуспевающего архитектора. Впрочем, в годы Великой Депрессии благосостояние семьи быстро сошло "на нет". Первый литературный опыт Воннегут получил в школе, где два года был редактором ежедневной школьной газеты. В 1940 году Воннегут поступил на химический факультет Корнельского университета и одновременно стал сотрудничать в газете "Cornell Daily Sun". Учился он весьма средне, и в 1943 году его наверняка бы отчислили за неуспеваемость, если бы он не записался в армию.

В декабре 1944 года Воннегут попал в плен к нацистам и был отправлен в дрезденскую тюрьму. Вместе с товарищами по несчастью пережил бомбардировку Дрездена союзной авиацией в феврале 1945 года - их спасло то, что они спрятались в подвалах бойни.

В мае 1945 года Воннегут вернулся в Америку, проучился два года в университете Чикаго, одновременно работая полицейским репортером, затем переехал в Скенектади и устроился на работу в компанию "Дженерал Электрик". Именно там началась его писательская карьера: в феврале 1950 года журнал "Колльерс" опубликовал рассказ "Доклад об эффекте Барнхауза". На следующий год Воннегут уволился из "Дженерал Электрик" и вместе с семьей переселился в Массачусетс.

До 1959 года, когда был опубликован роман "Сирены Титана", Воннегут успел напечатать десятки рассказов, поработать учителем в школе для умственно отсталых детей, был торговым представителем концерна "Сааб" и т. д. Затем были опубликованы еще четыре романа, а завершилось это бурное десятилетие выпуском в 1969 году лучшего романа Воннегута "Бойня номер пять".

В семидесятых-восьмидесятых годах Воннегут продолжает активно писать и публиковаться - выходят романы "Завтрак для чемпионов" (1973), "Рецидивист" (1979), "Малый не промах" (1982), "Галапагосы"(1985), "Мать Ночь" (1986), "Синяя борода" (1987), "Фокус-покус" (1990). В 1997 году он публикует роман "Времетрясение", который становится одним из заметнейших событий в американской литературе последнего десятилетия XX века. Писатель скончался 11 апреля 2007 года в Нью-Йорке.