Евгений Иванович Замятин родился 20 января (1 февраля) 1884 в городе Лебедянь Тамбовской губернии. Отец — православный священник, мать — пианистка.
С 1893 по 1896 год Евгений Замятин посещал Лебедянскую гимназию, а потом учился в Воронежской гимназии, которую в 1902 году окончил с золотой медалью. В этом же году Евгений Иванович записался из упрямства на кораблестроительный факультет Санкт-Петербургского политехнического института (Замятин вспоминал: «В гимназии я получал пятерки с плюсами за сочинения и не всегда легко ладил с математикой. Должно быть, именно поэтому (из упрямства) я выбрал самое что ни на есть математическое: кораблестроительный факультет Петербургского Политехникума».). 4 года спустя Замятин становится социал-демократом и принимает участие в жизни революционной студенческой молодежи. Там он встречает свою будущую жену — Людмилу Николаевну Усову (1883—1965). Летом 1905 года при возвращении из поездки в Египет через Одессу был свидетелем восстания на броненосце «Князь Потёмкин-Таврический». В 1906 Замятина арестовывают и высылают назад в Лебедянь. В этом же году он нелегально возвращается в Петербург и заканчивает институт.
Во время I Мировой войны Замятин выступал с антивоенных интернационалистических позиций, в 1914 году был привлечен к суду и сослан в Кемь. В марте 1916, отбыв ссылку, Евгений Замятин был командирован в Англию для участия в строительстве российских ледоколов на верфях Ньюкасла, Глазго и Сандерленда; побывал в Лондоне. Он был одним из главных проектировщиков ледокола «Святой Александр Невский», получившего после Октябрьской революции имя «Ленин». В сентябре 1917 года Замятин вернулся в Россию.
Во время Гражданской войны в России, оставаясь убежденным социалистом, Замятин критиковал политику большевистского правительства. В частности, в марте 1919 года он вместе со многими известными деятелями искусства (А. А. Блок, А. М. Ремизов, Р. В. Иванов-Разумник, К. С. Петров-Водкин) был арестован во время спровоцированных левыми эсерами рабочих волнений на заводах Петрограда.
После критической волны, последовавшей за публикацией в 1929 году в эмигрантской печати в сокращенном виде романа «Мы», которая привела к его выходу из «Союза писателей» СССР и фактическому запрету публиковаться, он пишет письмо И. В. Сталину с просьбой разрешить ему выезд за границу, и получает положительный ответ. В 1934 году, уже будучи эмигрантом, что беспрецедентно, был вновь принят в Союз писателей СССР, а в 1935 году участвовал в антифашистском Конгрессе писателей в защиту культуры как член советской делегации.
Писатель скончался 10 марта 1937 года в Париже. Похоронен на Парижском кладбище в Тие (дивизион 21, линия 5, могила 36).
В 1908 году Замятин выходит из партии и пишет свой первый рассказ — «Один». Два года спустя начинающий автор преподает на кораблестроительном факультете, работает инженером и одновременно заканчивает рассказ «Девушка». В 1911 году Замятина высылают за нелегальное проживание из Петербурга. Евгений Иванович принужден жить в Лахте, где он пишет свою первую повесть «Уездное». Это произведение привлекает внимание знатоков литературы и других писателей, в том числе Горького. «На куличках» — следующая повесть Замятина — также получает хорошие оценки критиков.
Весной 1916 года инженер Замятин был откомандирован в Англию, где он создает «Островитяне» и «Ловец человеков». Вернувшись, Евгений Иванович организовывает группу молодых писателей «Серапионовы братья». Членами этой группы были Михаил Зощенко, Константин Федин, Всеволод Иванов, Вениамин Каверин, Николай Тихонов и др. После революции печатается вышеупомянутая повесть «На куличках», которая раньше была запрещена.
В 1920—1921 годах Замятин под влиянием фантастики Уэллса работает над романом «Мы», который является одним из его главных произведений. На решение написать роман повлияла утопия, написанная тогдашними идеологами Пролеткульта А. Богдановым и А. Гастевым. В этом романе инженер Д-503 описывает свою жизнь в городе-государстве под властью «Благодетеля». В начале Д-503, один из многих нумеров (так называют людей), с восторгом описывает организацию — основанную на математике — жизни общества. Он и не задумывается о том, что можно по другому жить: без «Зелёной Стены», квартир со стеклянными стенами, «Государственной Газеты», «Бюро Хранителей» и всемогущего «Благодетеля». Но после встречи с I-330 он входит в группу революционеров, стремящихся к продолжению революции и уничтожению существующего в городе строя. Этот роман повлиял на вышедшие позже романы-антиутопии Джорджа Оруэлла («1984», опубл. в 1949), Р. Д. Бредбери («451° по Фаренгейту», 1953) и О. Хаксли («О дивный новый мир», 1932). На русском «Мы» вышел в 1952 в Нью-Йорке в Издательстве им. Чехова, в России впервые вышел лишь в 1988 году.
Последующие произведения Замятина, в том числе несколько пьес, не были допущены советской властью к отечественной публике. В 1931 году Евгению Ивановичу разрешается — с помощью Горького — выехать за границу. Он живёт с того времени в Париже и продолжает работать над рассказами и киносценариями, в частности в соавторстве с Жеком Компенейцем пишет сценарий для фильма Жана Ренуара «На дне». Замятин скучает по родине до своей смерти.