Nato a Città del Messico il 31 marzo 1914, pubblicò i suoi primi poemi nel diario El Nacional e nella rivista Barandal a soli 17 anni.
Personalità di grande rilievo nella letteratura ispano-americana contemporanea, è stato poeta e saggista oltre che animatore di riviste letterarie. Cominciò a scrivere molto presto, influenzato dalle idee progressiste del padre e del nonno simpatizzante di Emiliano Zapata.
La sua prima pubblicazione in forma di "plaquette" fu Luna silvestre (1933). Impegnato politicamente, soprattutto sul versante delle riforme sociali, dal 1936 al 1939 fu in Spagna tra le file dei repubblicani nel corso della guerra civile. Scrisse in questa occasione ¡No pasarán! (1936), cui seguì Radice dell'uom, Sotto la tua chiara ombra e altri poemi sulla Spagna (1937), Fra la pietra ed il fiore (1941); alcuni poemi anteriori raccolti in A la orilla del mundo (1942).
Fondatore delle riviste letterarie Barandal (1931-1932) e Taller (1938-1941), fu anche editore di Quaderni del Valle di Messico (1933-1934) e il Figlio Prodigo (1943-1946).

Nel 1935 conobbe e fece amicizia con i poeti del gruppo "Contemporáneos". Nel 1937 si recò a Valencia per partecipare al II Congresso di Scrittori Antifascisti. Di nuovo in Messico, dal 1939 al 1943 collaborò alla fondazione di El Popular, rivista della sinistra messicana, ma quando l'Unione Sovietica siglò il patto di non aggressione con la Germania ruppe con il Partito comunista e abbandonò l'attività politica.

Nel 1942 conobbe Victor Serge, Benjamin Péret e Jean Malaquais, intellettuali che esercitarono un'influenza dissidente nell'evoluzione delle sue idee politiche.
Poco prima di andare negli Stati Uniti, grazie ad una borsa di studio Guggenheim, prima della sua prima uscita prolungata, pubblicò in Messico la prima selezione delle sue poesie sotto il titolo Ai confini del mondo, una sorte di principio e fine poetico. A San Francisco e successivamente a New York si tuffò nella poesia del modernismo anglo-americano (1943-1945).
Entrato nel corpo diplomatico messicano nel 1945, soggiornò in Francia, Svizzera, Giappone e, per un lungo periodo, in India. Si dimise tuttavia dalla carica di ambasciatore a Nuova Delhi nel 1968 in segno di protesta contro il massacro degli studenti avvenuto a Città di Messico nel corso di una manifestazione poco prima dello svolgimento delle Olimpiadi messicane.

Grazie alla intermediazioni di Alfonso Reyes, nel 1949 pubblicò Libertà sotto parola, considerato dallo stesso Paz il suo "vero primo libro". Nello stesso periodo pubblicò Il labirinto della solitudine (1959) ed il libro di poemi in prosa Aquila o sole ? (1951).
Nel 1954 pubblicò Semi per un inno e nel 1956 L'arco e la Lira.. Partecipò all'avventura teatrale Poesia in Alta Voce iniziata nel 1956, accanto tra altri a Juan José Arreola, Juan Soriano, Elena Garro e Leonora Carrington. Di questo periodo è l'opera drammatica La figlia di Rappaccini (1956) e nello stesso anno venne nominato direttore degli Organismi Internazionali del Servizio Estero Messicano. Pubblicò il suo gran poema Pietra di sole (1957), i libri di poesia La stazione violenta (1958) e Libertà sotto parola: opera poetica 1935-1937 (1960), Salamandra (1962), e il libro d'essai Le pere dell'olmo (1957) in cui è incluso il leggendario studio Poesia di solitudine e poesia di comunione.

Ambasciatore in India negli anni 1962-1968, pubblicò i suoi libri di poesia con influenza orientale: Vento intero (1965), Bianco (1967), Dischi visuali (1968), Ladera este (1969). Nello stesso anno pubblicò le sue riflessioni sui poeti López Velarde, Darío, Pessoa e Cernuda nel volume Cuadrivio, nonché i libri d'essai: I segni in rotazione (1965), Porte al campo (1966), Claude Lévi-Strauss o il nuovo festino di Esopo, Corrente alterna (1967), Marcel Duchamp o Il castello della purezza (1968) e Congiunzioni e Disgiunzioni (1969), importante revisione degli usi e costumi in Oriente ed Occidente. Sposò Marie José Tramini.
Viaggiò in Inghilterra diventando professore invitato dalla Università di Cambridge (1979-1971). Nel 1970 pubblicò Postdata, i libri di poesia Topoemas (1971) e Los signos en rotación y Renga (1972).

Negli anni settanta ottenne una serie di riconoscimenti internazionali tra cui il Premio del Festival di Poesia di Flandes (1972), il Premio Gerusalemme di Letteratura (1977) e la Gran Aquila d'Oro del Festival Internazionale del (Nizza, 1979). A questo periodo appartengono i libri d'essai Il segno e lo scarabocchio (1973), I figli del limo : dal romanticismo alla avanguardia (1974) e il volume dove raccoglie tutte le sue traduzioni di poemi dall'inglese, francese, portoghese, svedese, cinese e giapponese: Versioni e diversioni (1974). Dello stesso anno è La scimmia grammatica, sorte d'essai, poesia e ante romanzo, dove i sentieri della creazione si riconciliano in una lucida riflessione sul linguaggio, i corpi ed il risplendere amoroso.
Nel 1974 pubblicò il libro di poesia Passato in chiaro sorte d'itinerario biografico e poetico, e nel 1976 Vuelta, che include il poema Notturno di San Ildefonso. Del 1978 è il volume El ogro filantròpico : storia e politica 1971-1978, e del 1979 le sue riflessioni sulla letteratura e la poesia portano il titolo In mediazioni.

Premi, riconoscimenti e dottorati Honoris Causa si accumulano; da notare il Premio Miguel di Cervantes (1982), il Premio Alexis di Tocqueville (1989), il Premio Nobel per la Letteratura nel 1990, si aggiudicò anche il Premio Principe di Asturias e la Gran Croce della Legione d'Onore di Francia (1994).
A partire del 1991 Octavio Paz diresse in Spagna e successivamente in Messico, l'edizione delle sue Opere complete, progetto di 15 volumi tuttora in corso di pubblicazione. Per desiderio del poeta, il tomo 12, che include gli ultimi poemi non raccolti nel libro verrà pubblicato alla fine della collezione.
Il 17 dicembre 1997, poco mesi prima della sua morte, Octavio Paz presidiò la cerimonia d'apertura della Fondazione che porta il suo nome.
Morì a Città del Messico il 19 aprile 1998.