Leopold Tyrmand urodził 16 maja 1920 w Warszawie w zasymilowanej rodzinie żydowskiej. Dziadek ze strony ojca, Zelman Tyrmand, był członkiem zarządu warszawskiej synagogi Nożyków. Ojciec, Mieczysław Tyrmand, miał hurtownię skór. Matką Tyrmanda była Maryla Oliwenstein. Jego rodziców podczas wojny wywieziono do Majdanka, tam zginął jego ojciec. Matka przeżyła wojnę, wyjechała do Izraela. Tyrmand nie ukrywał, że pochodzi z rodziny mieszczańskiej, ale nie wspominał o swoim pochodzeniu; na kartach Dziennika 1954 rozważał skandynawską etymologię swojego nazwiska. 

W 1938 Tyrmand ukończył warszawskie gimnazjum im. Jana Kreczmara. Wyjechał wtedy do Paryża, gdzie przez rok studiował na wydziale architektury Académie des Beaux-Arts, czyli Akademii Sztuk Pięknych. Tam zetknął się po raz pierwszy z zachodnioeuropejską kulturą oraz amerykańską muzyką jazzową. Obie te fascynacje pozostawiły trwały ślad w jego twórczości.

Po wybuchu wojny Tyrmand przebywał w Warszawie, po kilku tygodniach przedostał się do Wilna, gdzie szybko stał się osobą popularną wśród tamtejszych uchodźców. Poznał wtedy m.in. Franciszka Walickiego, z którym połączyło go zainteresowanie jazzem. W czerwcu 1940 miasto zajęły wojska radzieckie. Tyrmand podjął wówczas pracę w wydawanym po polsku dzienniku „Prawda Komsomolska”. Publikował tam przez blisko rok codzienne felietony polityczno-propagandowe „Na kanwie dnia”, zajmował się też tematyką sportową. Był redaktorem naczelnym „Prawdy Pionierskiej”. Tyrmand dopiero w 1967 przyznał publicznie, że pracował dla komunistycznej gazety. 

Jesienią 1940 za pośrednictwem Waldemara Babinicza nawiązał kontakty z jedną z konspiracyjnych grup niepodległościowych. W kwietniu 1941 Tyrmand wraz z dwoma kolegami (Andrzejem Kornowiczem i Leszkiem Zawiszą) zostali aresztowani przez NKWD. W maju całą trójkę skazano na osiem lat więzienia za przynależność do antyradzieckiej organizacji. 22 czerwca 1941 po ataku Niemiec na Wilno Tyrmandowi i Kornowiczowi udało się uciec z rozbitego bombami transportu kolejowego i wrócić do Wilna.

Aby uniknąć identyfikacji jako Żyd (był w Wilnie osobą znaną), Tyrmand zdobył dokumenty na nazwisko obywatela francuskiego i zgłosił się dobrowolnie na roboty do Niemiec, chcąc, jak twierdził, dostać się do Francji. W III Rzeszy pracował m.in. jako tłumacz, kelner, robotnik kolejowy i marynarz. W tej ostatniej roli próbował przedostać się w 1944 do neutralnej Szwecji. Z niemieckiego statku uciekł w norweskim porcie Stavanger, został jednak schwytany i osadzony w obozie koncentracyjnym Grini, niedaleko Oslo. Tam doczekał końca wojny.

Zaczął pracę jako dziennikarz w Agencji Prasowo-Informacyjnej, następnie w redakcji „Przekroju”. Pisał w wielu ówczesnych pismach: „Przekroju”, „Expressie Wieczornym”, „Tygodniku Powszechnym”, „Rzeczpospolitej”, „Dziś i Jutro” oraz „Ruchu Muzycznym”. Specjalizował się w recenzjach: teatralnych, muzycznych i sportowych. W 1948 podczas Kongresu Intelektualistów we Wrocławiu przeprowadził wywiady m.in. z Pablem Picassem i Julianem Huxleyem. W 1947 ukazał się jego pierwszy zbiór opowiadań wojennych Hotel Ansgar. Przez dwa lata pracował również w Polskim Radiu.

W 1950 Tyrmanda usunięto z redakcji „Przekroju” po napisaniu recenzji turnieju bokserskiego, w której skrytykował stronniczość radzieckich sędziów (sam turniej zakończył się protestami kibiców oraz interwencją milicji). Dzięki pomocy długoletniego przyjaciela – Stefana Kisielewskiego znalazł pracę w „Tygodniku Powszechnym”. Jednak w marcu 1953 „Tygodnik Powszechny” zamknięto po odmowie druku oficjalnego nekrologu Stalina. Tyrmand został wówczas obłożony nieoficjalnym zakazem publikacji.

Frustrację związaną z przymusową bezczynnością Tyrmand przelał na łamy Dziennika 1954, w którym relacjonuje pierwsze trzy miesiące roku 1954. Jawił się w nim jako przeciwnik komunizmu i ustroju socjalistycznego. Niewiele jednak wspomina o polityce, raczej z sarkazmem piętnuje cywilizacyjne, kulturowe i gospodarcze zacofanie Polski Ludowej. Dziennik zawiera również ostre sądy o wielu postaciach ówczesnej sceny kulturalnej. Tyrmand nie szczędzi również opisów swoich własnych przygód miłosnych.

Pisanie Dziennika przerwało w kwietniu 1954 zlecenie od wydawnictwa Czytelnik na napisanie Złego. Sensacyjną powieść o powojennej Warszawie wydano w grudniu 1955. Szybko stała się bestsellerem, a jej autor – rozpoznawalną postacią. Złego, który w wielu miejscach przemycał krytykę powojennych porządków, traktowano jako jeden ze zwiastunów odwilży w polskiej literaturze. Niemniej krytyka przyjęła książkę chłodno.

Pisarz, znany ze swojej bezkompromisowości oraz niekonwencjonalnego stylu życia (słynne były jego kolorowe skarpetki; zob. bikiniarz), stał się liderem powstającego ruchu jazzowego w Polsce. Organizował festiwale i koncerty, wydał też monografię U brzegów jazzu.

Passa literacka Tyrmanda trwała do roku 1958. Wydał jeszcze pierwszą część minipowieści Wędrówki i myśli porucznika Stukułki oraz zbiór opowiadań Gorzki smak czekolady Lucullus. Wraz z zaostrzaniem polityki wewnętrznej przez rządy Władysława Gomułki represje dotknęły też Tyrmanda. Cenzura zatrzymywała mu kolejne powieści, jak Siedem dalekich rejsów, odmawiano też wznowień (Zły stał się w ten sposób „białym krukiem”). Ostatnią powieścią, którą udało mu się podczas pobytu w Polsce opublikować, był Filip (1961). Zgodę na ostatni wyjazd za granicę otrzymał w 1959, potem odmawiano mu paszportu. Władza piętnowała w ten sposób jego ostentacyjnie „burżuazyjny” styl życia.

Kolejną niewydaną w Polsce powieścią Tyrmanda stało się ukończone w 1964 Życie towarzyskie i uczuciowe. Piętnował w niej postawy moralne środowiska inteligencji twórczej – pisarzy, dziennikarzy i filmowców – przede wszystkim ich służebną rolę wobec władzy. Pod fikcyjnymi postaciami bohaterów w łatwy sposób można było rozpoznać autentyczne postaci ówczesnej polskiej kultury. Fragmenty książki, będące pamfletem na popularny warszawski salon Ireny Krzywickiej, wydrukowano w (warszawskim) tygodniku „Kultura”. Wywołały one skandal w środowisku literackim.

Paszport otrzymał dopiero w 1965, a z Polski wyjechał 15 marca 1965. Decyzję o powrocie uzależnił od szans na wydanie Życia towarzyskiego i uczuciowego. Powieść została jednak zatrzymana przez wydawnictwo, a Tyrmand wydał ją w 1967 w paryskim Instytucie Literackim.

W 1965 Tyrmand podróżował po Europie oraz Izraelu (tam spotkał się z matką). Na początku 1966 odwiedził Stany Zjednoczone. Najpierw korzystał ze stypendium Departamentu Stanu, przyznanego mu jako „znaczącej postaci opiniotwórczej”. Po kilku miesiącach podjął decyzję o pozostaniu w Stanach Zjednoczonych na stałe. Początkowo publikował w paryskiej Kulturze, ale szybko stał się postacią rozpoznawalną na amerykańskiej scenie publicystycznej. W latach 1967–1971 współpracował z renomowanym tygodnikiem „The New Yorker”, wydał też zbiory esejów: Dziennik amerykański oraz Zapiski dyletanta. W epoce kontrkultury i młodzieżowego buntu Tyrmand okazał się zwolennikiem wartości konserwatywnych, ostro sprzeciwiając się tendencjom lewicowym. Mottem jego twórczości z tego okresu stało się zdanie: „Przybyłem do Ameryki, aby bronić jej przed nią samą”. Wykładał na State University of New York i Uniwersytecie Columbia.

W 1971 „The New Yorker”, a następnie inne wydawnictwa, odrzuciły mu pamflet na komunizm, wydany później jako Cywilizacja komunizmu. Wszedł również w konflikt z Jerzym Giedroyciem i zaprzestał publikacji w „Kulturze”. Tyrmand, uznając się za prześladowanego przez „kulturę liberalną”, nawiązał współpracę ze środowiskami konserwatywnymi. Trafił do założonego przez Johna A. Howarda The Rockford Institute. W 1976 rozpoczęli wydawanie miesięcznika „Chronicles of Culture”, który do dziś jest jednym z ważnych głosów amerykańskiego konserwatyzmu, a właściwie jego odmiany zwanej paleokonserwatyzmem. Wydawał również nieregularny periodyk „The Rockford Papers”. W latach 70. zredagował ponownie Dziennik 1954 i wydał go w 1980. Książka zyskała rozgłos na emigracji i w kraju, gdzie krążyła w drugim obiegu aż do pierwszego oficjalnego wydania w 1989 (jeszcze z ingerencjami cenzury).

Poglądy Tyrmanda w latach 70. ulegały zaostrzeniu. Krytykował mainstreamowe amerykańskie media oraz Hollywood, wskazując na niszczenie etosu tradycyjnych wartości, a nawet „pogrom i holocaust kulturowy”. Oskarżany w Polsce o pornografię, w Stanach zarzucał deprawację magazynowi „Playboy”.

Tyrmand zmarł na zawał serca podczas wakacji w Fort Myers na Florydzie. Został pochowany na cmentarzu Wellwood w Pinelawn w Long Island.