1862년 1월 24일 미국 뉴욕에서 태어나 이른바 '올드 뉴욕'이라 불리는 상류 귀족 사회의 심장부에서 성장했다. 학교 교육 대신 가정교사와 아버지의 서재가 그녀의 교실이었다. 어린 나이부터 고전 문학과 철학, 시를 탐독하며 문학적 감수성을 키웠고, 열한 살에 이미 소설을 쓰기 시작했다. 그러나 글쓰기에 대한 열의를 보이는 딸에게 어머니는 냉담했다. 여성이 글을 쓴다는 것 자체가 체면을 깎는 일로 여겨지던 시대였다.
1885년 에드워드 워튼과 결혼했으나, 지적으로도 감정적으로도 불안한 생활을 이어갔다. 이후 28년간의 공허한 결혼 생활은 그녀를 만성적 신경쇠약으로 몰아넣었지만, 동시에 글쓰기라는 탈출구를 더욱 절실하게 만들었다. 주치의가 처방으로 권한 것도 소설 쓰기였다. 두 편의 단편집을 발표한 후 1905년 출간한 장편 《환락의 집》은 단숨에 그녀를 미국 문단의 주요 작가 반열에 올려놓았다. 부와 지위에 집착하는 상류 사회가 한 여성을 어떻게 파멸시키는지를 날카롭게 해부한 이 소설은 당대 독자들에게 큰 반향을 일으켰다.
19세기 말과 20세기 초의 전환기, 문학은 급격한 변화를 맞이하고 있었다. 사실주의의 전통이 흔들리고 모더니즘의 물결이 밀려들던 시대였다. 조이스와 울프가 의식의 흐름을 탐구하는 동안, 워튼은 확고한 사실주의의 방법론을 고수했다. 그녀는 톨스토이, 발자크의 계보를 자신의 문학적 유산으로 삼았고, 사회 구조와 인간 심리를 냉철하게 관찰하는 방식으로 시대의 모순을 포착했다. 헨리 제임스와 깊은 지적 우정을 나누면서도, 그의 현학적 문체와 거리를 유지하며 자신만의 명료하고 단단한 목소리를 지켜냈다.
1907년 파리에 정착한 후 워튼은 더욱 왕성한 창작 활동을 이어갔다. 《이선 프롬》(1911)으로 뉴잉글랜드 농촌의 가혹한 현실을 묘사했고, 《관습의 나라》(1913)로 미국적 물질주의에 대한 통렬한 비판을 담아냈다. 1917년에는 뉴잉글랜드 산골 소녀의 성적 각성과 욕망을 정면으로 다룬 《여름》을 발표해 당시 독자들에게 충격을 안겼으며, 후대에 워튼 문학의 가장 대담하고 개인적인 작품으로 재평가받았다. 1920년 출간된 《순수의 시대》로 이듬해 퓰리처상을 수상했다. 여성으로서는 최초였다.
퓰리처상 수상 이후에도 《달빛 한 조각》(1922), 《어머니의 보상》(1925), 《허드슨 강의 브래킷》(1929) 등 꾸준히 장편을 발표했으며, 소설 기법에 관한 비평서 《소설 쓰기》(1925)를 통해 자신의 문학적 원칙을 체계적으로 정리했다. 자서전 《뒤를 돌아보며》(1934)를 통해 자신의 삶을 회고하기도 했으나, 가장 내밀한 감정들은 끝내 공개하지 않았다. 그녀가 생전에 봉인해둔 편지와 일기들이 사후에 공개되면서 비로소 억압 속에서도 치열하게 자기 자신을 지켜온 한 여성의 진면목이 드러났다.
제1차 세계대전 중에는 파리에 남아 전쟁 구호 활동을 이끌었다. 난민 구호소를 운영하고 전쟁 고아를 위한 모금 활동을 벌인 공로로 프랑스 최고 훈장 레지옹 도뇌르를 받았다. 이디스 워튼은 1937년 8월 11일, 파리 근교 생브리스수포레의 자택에서 뇌졸중으로 향년 75세에 생을 마감했다.
생애 동안 장편소설 15편, 중편소설 7편, 단편소설 85편, 다수의 시와 에세이와 여행기를 남긴 워튼은, 상류 사회의 내부자이면서 동시에 그 세계의 가장 냉철한 해부자였다. 오늘날 그녀는 미국 문학사에서 가장 예리한 사회 비평가이자, 억압에 맞서 자신의 삶과 문학을 동시에 일구어낸 작가로 자리한다.