Neal Stephenson nació el 31 de octubre de 1959 en Fort Meade, Maryland. Procede de una familia de ingenieros y científicos, su padre era profesor de ingeniería eléctrica y su madre trabajaba en un laboratorio de bioquímica. En 1960, su familia se trasladó a Champaign-Urbana, Illinois, y en 1966 a Ames, Illinois, donde se graduó en el instituto en 1977. Estudió en la Universidad de Boston. Primero se matriculó el física, cambiándose a geografía tras descubrir que ahí le permitían pasar más tiempo en los ordenadores de la universidad. Se licenció en 1981.

Trabaja a tiempo parcial como consejero para Blue Origin, una compañía que está desarrollando un sistema de lanzamiento suborbital tripulado. Es también cofundador de Subutai Corporation, cuya primera oferta es el proyecto de ficción interactiva El Mongoliad. Sus novelas han sido catalogadas dentro de los géneros de ciencia ficción, cyberpunk y postcyberpunk. Sus obras, de escritura compleja y detallada, mezclan conceptos informáticos y de nanotecnología con elementos históricos, mitológicos y políticos. En ocasiones ha escrito junto a su tío, el historiador J. Frederick George (seudónimo de George Jewsbury) algunas thrillers como Interface (1994) y La telaraña (1996). También escribe artículos sobre tecnología para publicaciones como Wired.

Aunque tiene alguna novela anterior, como La gran U y Zodiac, la fama le llegó a principios de los años 1990 con la novela Snow crash, donde mezcla memes, virus informáticos y otros motivos de alta tecnología con la mitología sumeria, con un estilo que, de forma divertida, remeda al cyberpunk. En 1995 obtuvo los premios Hugo y Locus con su novela La era del diamante: manual ilustrado para jovencitas. Posteriormente escribió Criptonomicon (1999) y las novelas de su monumental «Ciclo Barroco» Azogue (2003), La confusión (2005), y El sistema del mundo (2006). Sus últimas novelas son Anatema (2008) y REAMDE (2012).