Ο Θανάσης Βαλτινός γεννήθηκε στο Καστρί Κυνουρίας, το 1932. Οικογενειακές μετακινήσεις, που συνδέονται με τις δυσκολίες των κατοχικών και μετακατοχικών χρόνων, τον ανάγκασαν να φοιτήσει κατά σειρά στα γυμνάσια Σπάρτης, Γυθείου και Τρίπολης. Το 1950 ήρθε στην Αθήνα όπου ζει έως σήμερα. Σπούδασε κινηματογράφο. Μετά το 1974 έζησε κατά διαστήματα στο εξωτερικό: Αγγλία, Δυτικό Βερολίνο και Η.Π.Α., καλεσμένος από Πανεπιστήμια ή άλλα πνευματικά ιδρύματα. Έχει μεταφράσει τις "Τρωάδες" του Ευριπίδη και την "Ορέστεια" του Αισχύλου, που παίχτηκαν στην Επίδαυρο το 1979 και 1980 αντιστοίχως, από το Θέατρο Τέχνης, σε σκηνοθεσία Καρόλου Κουν.

Έχει γράψει σενάρια για τον κινηματογράφο. Το 1984 τιμήθηκε με το βραβείο σεναρίου στο Φεστιβάλ των Καννών για την ταινία του Θ. Αγγελόπουλου "Ταξίδι στα Κύθηρα". Το 1990 τιμήθηκε επίσης με το Κρατικό Βραβείο Μυθιστορήματος για το βιβλίο: "Στοιχεία για την Δεκαετία του '60". Διετέλεσε μέλος της Ευρωπαϊκής Ακαδημίας Επιστημών και Τεχνών, της Εταιρείας Ελλήνων Θεατρικών Συγγραφέων, καθώς και της Εταιρείας Συγγραφέων της οποίας υπήρξε πρόεδρος επί σειρά ετών. Διετέλεσε γενικός Διευθυντής του 2ου Καναλιού της Εθνικής τηλεόρασης 1989-1990. Στις 5 Ιουνίου 2008 εκλέχτηκε τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών, στην έδρα της Νέας Ελληνικής Πεζογραφίας της Τάξης των Γραμμάτων και των Καλών Τεχνών. Τον Δεκέμβριο του 2012 τιμήθηκε με το Μεγάλο Κρατικό Βραβείο Λογοτεχνίας για το σύνολο του έργου του.

Τα βιβλία που έχει εκδώσει είναι τα εξής:

- "Συναξάρι του Αντρέα Κορδοπάτη, Βιβλίο πρώτο: Αμερική", Κέδρος, 1972

- "Η Κάθοδος των εννιά", Κέδρος, 1978

- "Τρία Ελληνικά μονόπρακτα", Κέδρος, 1978

- "Εθισμός στη νικοτίνη" [διήγημα, στο τομίδιο] "Τρία διηγήματα", Θανάσης Βαλτινός, Χριστόφορος Μηλιώνης, Δημήτρης Νόλλας, Στιγμή

- "Μπλε βαθύ σχεδόν μαύρο", Στιγμή, 1985

- "Στοιχεία για την δεκαετία του '60", Στιγμή 1989

- "Θα βρείτε τα οστά μου υπό βροχήν", Διηγήματα, Άγρα 1992

- "Φτερά Μπεκάτσας", Άγρα 1993

- "Ορθοκωστά", Άγρα 1994

- "Συναξάρι Αντρέα Κορδοπάτη, Βιβλίο δεύτερο: Βαλκανικοί - '22", Ωκεανίδα, 2000

- "Ημερολόγιο 1836-2011", Ωκεανίδα, 2001

- "Εθισμός στη νικοτίνη", Διηγήματα, Μεταίχμιο, 2003

- "Άνθη της αβύσσου", Εστία, 2008

- "Ο τελευταίος Βαρλάμης", Εστία, 2010

- "Ανάπλους", Εστία, 2012

Τα έργα του έχουν μεταφραστεί σε πολλές ευρωπαϊκές γλώσσες.