Budapesten született 1912. május 9-én. Apja belügyminisztériumi titkár, császári és királyi kamarás, akit másfél éves korában elveszített. 1923-26-ban a kőszegi katonai alreáliskola, 1926-29-ben a budai katonai főreáliskola hallgatója.
A katonaiskola később műveiben meghatározó színhely. Érettségi után beiratkozott a budapesti egyetem matematika- fizika szakára, Fejér Lipót tanítványaként szerzett végbizonyítványt. Első írásai 1931-ben jelentek meg a Napkeletben. Írásmódjára kezdetben Kosztolányi és Márai, valamint André Gide voltak nagy hatással.
Egyetemi hallgatóként az Új Nemzedék munkatársa, 1933-tól a Budapesti Hírlap bridzsrovatának szerkesztője. 1939-ben Babits közölte a Nyugatban A Drugeth-legenda című elbeszélését.
A háború alatt légoltalmi szolgálatra osztották be, üldözötteket mentett (többek között Vas Istvánt). A háború befejezésekor a magyar szellemi élet megújítását tervezte, a Nyugat hagyományait folytatva. 1945-46-ban a Magyar Rádió dramaturgjaként dolgozott. Huszonöt év magyar irodalma címmel előadásokat tartott a rádióban, hangjátékokat fordított, és hangjátékot is írt , A Valencia-rejtély címmel. 1945-től 1957-ig a Magyar PEN Klub titkára.
Az Iskola a határon című regényének 1948-ban Tovább élők címmel elkészült első változatát maga kérte vissza kiadójától. A dogmatikus irodalompolitika éveiben kiszorult az irodalmi életből, fordításokból élt. 1952-ben , noha soha nem volt nagygazda, kuláknak nyilvánították A kitelepítéstől csak az írószövetség közbenjárása mentette meg. Kényszerű hallgatása 1957-ben ért véget, mikor megjelent Hajnali háztetők című kisregénye, amelynek első változatát még 1944-ben adta közre a Magyar Csillag. Nagyobb mértékben írta újra az Iskola a határon című regényét, amely 1959-ben jelent meg. Alkotói módszeréhez tartozott, hogy műveit évtizedeken át csiszolgatta.
1960 őszén Ottlikot kitűnő fordításaiért az angol kormány tanulmányútra hívta meg Londonba. 1969-ben megjelent elbeszéléskötetében csak a könyv címét is adó Minden megvan volt új. Az egyetlen hosszabb terjedelmű műve, amely az Iskola a határon ikerdarabjaként készült, a Lengyel Péter gondozásában megjelent Buda, alkotás-lélektani érdekessége és kiváló részértékei ellenére sem éri el a korábbi regény színvonalát. 1981-ben József Attila-díjat, 1985-ben Kossuth-díjat, 1988-ban Szép Ernő-díjat, 1990-ben Örkény-díjat kapott.
1990. október 9-én Budapesten halt meg.
Irodalmi munkássága mellett, többszörös magyar bridzs bajnok és válogatott, valamint világhírű szakíró volt. A játékkal fiatal korában kötelezte el magát. A 30-as évek magyar aranycsapatainak tagjai, világ- és európai bajnokok között kezdte el pályafutását. Különösen nagy tehetséget mutatott fel az úgynevezett technikai versenyeken. 1937-ben már az ifjúsági válogatott tagja volt, az ekkor rendezett budapesti világbajnokságról tudósította a londoni The Times-t. Szakírói munkásságát 1936-ban kezdte a Budapesti Hírlap bridzsrovatának beindításával. Később a háború előtt és után is rövid ideig tagja volt a magyar bridzsfolyóirat szerkesztő bizottságának. Nemzetközi ismertségre 1967-ben tett szert, amikor cikke jelent meg a legismertebb amerikai szaklapban. A Nemzetközi Bridzs Akadémia ezért elsőként neki ítélte „Az év legjobb bridzs írása” díjat. Könyvét az Adventures in card play-t angolul, Hugh Kelsey, ismert szakíróval közösen jelentette meg 1979-ben. A művet azóta is a legjobb és legnépszerűbb szakkönyvek között tartják számon. Magyarul 1994-ben, Ottlik halála után jelent meg Kalandos hajózás a bridzs ismeretlen vizein címmel.
Ottlik életműve igen kicsi, holott szakadatlanul dolgozott. Műfordításainak száma sokkal nagyobb, mint eredeti műveié. De regényei, kisregényei, novellái, tanulmányai, kisebb esszéi és kritikái együtt beleférnek öt nem túl terjedelmes kötetbe.
