Clarke naît à Minehead dans le Somerset. Il sert dans la RAF en tant que spécialiste en radar avant d'obtenir son diplôme à l'université de Londres. Clarke a commencé à vendre des histoires de science-fiction depuis son passage dans la RAF. Il a été président de la British Interplanetary Society, la société interplanétaire britannique et du club des explorateurs sous-marins.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, il participe à l'élaboration du système d'alerte radar qui a fortement contribué au succès de la Royal Air Force pendant la bataille d'Angleterre.
Il devient célèbre grâce à son livre 2001, l'odyssée de l'espace. Ce dernier est basé sur la nouvelle La Sentinelle qu'il a transformée en roman à l'époque où Stanley Kubrick en tirait le film à succès du même nom.
Son œuvre comporte plus de 80 romans en particulier la série des Rama et les suites à 2001, et des centaines de nouvelles et d'essais.
Sa contribution scientifique la plus importante est certainement le concept de satellite géostationnaire largement mis en œuvre, de nos jours, pour les satellites de télécommunication qu'il proposa dans un article de Wireless World en 1945 et plus tard l'utilisation de plate-formes satellites pour l'observation de la Terre.
Pour son 90e anniversaire, Clarke avait enregistré un message d'adieu à destination de ses amis, dans lequel il regrettait notamment de n'avoir vu de son vivant la preuve d'une vie extraterrestre. Il aura en revanche vu le premier homme sur la Lune, qu'il avait prédit dans les années 1940, s'attirant alors les railleries des spécialistes. La Nasa l'avait salué comme : "le moteur intellectuel essentiel qui nous a conduits jusque sur la Lune"