Herman Melville nace el 1º de agosto de 1819, en la Ciudad de Nueva York. Es el tercero de ocho hijos de Allan y Maria Gansevoort Melvill. Entre sus ancestros figuran unos cuantos pobladores escoceses y holandeses de Nueva York, así como varios líderes prominentes de la Revolución Americana. Su abuelo paterno, el Mayor Thomas Melvill, es miembro de la Boston Tea Party —grupo de protesta de los colonos estadounidenses contra Gran Bretaña— y su abuelo materno, el General Peter Gansevoort, es reconocido por haber liderado la defensa del Fuerte Stanwix contra los británicos durante la revolución.
El padre de Melville trabaja en el negocio de importación de pieles y fieltro, pero en 1830 su empresa colapsa y la familia Melvill debe irse de la Ciudad de Nueva York y trasladarse a Albany, donde Allan Melvill fallece dos años después. De niño, Herman tiene muy mala visión, producto de un ataque de escarlatina, pero, a pesar de sus dificultades, puede asistir a la escuela secundaria masculina. Al crecer trabaja como empleado bancario antes de asistir a la Albany Classical School. Luego, durante un corto tiempo, tiene un empleo de maestro en Pittsfield, Massachusetts.
Aunque Melville estudia Agrimensura en la Landigsburgh Academy con la intención de participar en el proyecto de construcción del Canal de Erie, no obtiene un puesto. En cambio, se embarca hacia afuera de Estados Unidos como grumete en el buque St. Lawrence, con destino a Liverpool. Para ese entonces, ha comenzado a escribir. En enero de 1841 emprende un segundo viaje a bordo del ballenero Acushnet desde New Bedford hasta los Mares del Sur. En junio del año siguiente, el Acushnet arriba en las Islas Polinesias, donde Melville vive aventuras que lo inspiran a escribir su primera novela, Typee (1846). Es un éxito inmediato. Su segunda novela, Omoo (1847), trata sobre las aventuras de otro viaje ballenero.
Melville realiza su última travesía ballenera como arponero en el Charles & Henry, pero abandona el viaje en las Islas Hawaianas. Vuelve a su país como marinero en el buque United States, arribando a Boston en 1844. Al momento de su regreso, la fortuna de su familia ha mejorado considerablemente, dado que su hermano Gansevoort se ha convertido en el secretario de la legación estadounidense en Londres bajo la administración Polk. Entonces, Melville puede dedicarse a la escritura.
En 1847 se casa con Elizabeth Shaw, hija del Juez Presidente de la Corte Suprema de Massachusetts, y comienza un nuevo libro, Mardi, que se publica en 1849. La novela trata sobre otra aventura polinesia, pero sus elementos fantásticos y su discordante yuxtaposición de estilos la convierten en una decepción para la crítica y el público. Con las exitosas Redburn (1849) y White-Jacket (1850), regresa al estilo que lo hizo famoso, pero ninguna de estas obras expande su reputación como autor.
En el verano de 1850, después de haber leído La letra escarlata, de Nathaniel Hawthorne, Melville compra una granja en Pittsfield para vivir cerca del venerado autor. Ambos escritores se hacen amigos muy cercanos. La relación con Hawthorne reaviva las energías creativas de Melville, que en 1851 publica su novela más celebrada, Moby-Dick. Aunque actualmente es considerada un clásico de la literatura estadounidense, la novela recibe poca aclamación tras su lanzamiento. Luego publica Pierre (1852), una novela basada en sus experiencias de juventud, y el modesto éxito Israel Potter (1855). Aparte de Moby-Dick, las obras más significativas de Melville son las nouvelles que escribe durante este período de su vida, como Bartleby, el escribiente, de 1853, y Benito Cereno de 1855. Estos dos relatos se recopilan, junto con otras historias, en The Piazza Tales (1856).
En 1856 Melville viaja a Europa y luego sale The Confidence Man (1857), su última novela publicada en vida. Después se dedica por unos años a realizar giras de conferencias, que luego abandona. A mediados de 1860 empieza a escribir poesía, pero su obra en verso es poco reconocida hasta bien entrado el siglo XX.
El tramo final de la vida de Melville está marcado por la tragedia. Su hijo Malcolm se dispara y muere en 1867. Su otro hijo, Stanwix, fallece después de una larga enfermedad. En sus últimos años, el autor vuelve a escribir prosa, dejando inconclusa la novela Billy Budd, que narra la historia de un marinero que mata accidentalmente a su Maestro de armas después de ser provocado por una acusación falsa. Esta novela es publicada por primera vez en 1924, varias décadas después de la muerte del autor. Melville termina el manuscrito de Billy Budd en abril de 1891, y cinco meses después, el 28 de septiembre, fallece en la Ciudad de Nueva York.