Mircea Cărtărescu er født den 1. juni 1956 i Stalintidens Bukarest. Hans forældre var fattige landarbejdere, der rejste til den rumænske hovedstad og blev fabriksarbejdere. Faderen var medlem af kommunistpartiet og indædt modstander af religion, hvilket betød, at Cărtărescu skulle blive 30 år gammel, før han stiftede bekendtskab med Bibelen. Litteratur spillede dog hurtigt en stor rolle for Cărtărescu, som begyndte at læse i en tidlig alder: ”Som barn og ung læste jeg hele tiden, og jeg læste alt, skønlitteratur, videnskab, filosofi, fysik, matematik. Jeg var nysgerrig efter alt i verden, jeg ville vide alt. Det hjalp mig til at modstå det ydre pres. Jeg ville være som mine favoritforfattere, jeg ville være én af dem.” (Karen Syberg: På sporet af den tabte tid. Information, 2011-03-28).
Cărtărescu begyndte at læse litteratur på universitetet og fandt sammen med andre intellektuelle i en litterær undergrundskreds, som i firserne var meget påvirket af USA og beat-generationen. De gik rundt i Bukarest med deres lange hår og de jeans, som de var nødt til at købe illegalt.
Efter at have færdiggjort sin uddannelse med en disputats om postmodernisme debuterede Cărtărescu i 1978 som lyriker i et rumænsk magasin. Digtet blev en del af hans debut, digtsamlingen ”Faruri, vitrine, fotografii…”, som han udgav som 24-årig. Da han havde skrevet fem digtsamlinger, blev han træt af lyrikken og kastede sig over prosaen. Det førte til hans første novellesamling ”Nostalgia”.””Nostalgi” er en speciel bog. Jeg skrev den i en periode, hvor jeg var berømt som digter. Men jeg kom, som den eneste digter i min generation, også i en litterær kreds, hvor der kun blev skrevet og læst prosa. Og så begyndte jeg at skrive prosa, fordi jeg ville udfordre mine kolleger prosaisterne. Jeg skrev den ene novelle efter den anden og læste dem alle op for dem i kredsen. De var så begejstrede, at jeg besluttede at samle teksterne i en bog. Og samlet føler jeg, at de definerer en meget speciel og fælles atmosfære. De har nogle fælles rødder, nogle symboler, der forbinder det hele under overfladen.” (Marie Tetzlaff: Rumænsk forfatter misunder sit unge selv. Politiken, 2011-04-27).
Cărtărescu har sideløbende med forfatterkarrieren været tilknyttet Bukarests Universitet som professor i Litteratur, men er nu pensioneret. Privat er han gift med Ioana Nicolaie.