Né à Paris, le 22 mars 1947 (de son vrai nom Érik Arnoult), d’une famille où l’on trouve des banquiers saumurois, des paysans luxembourgeois et une papetière cubaine.
Après des études de philosophie et de sciences politiques, il choisit l’économie. De retour d’Angleterre (London School of Economics), il publie son premier roman en même temps qu’il devient docteur d’État. Raymond Barre préside son jury. Orsenna est un pseudonyme, le nom de la vieille ville du Rivage des Syrtes, de Julien Gracq.
Suivent onze années de recherche et d’enseignement dans le domaine de la finance internationale et de l’économie du développement (Université de Paris I, École normale supérieure).
En 1981, Jean-Pierre Cot, ministre de la Coopération, l’appelle à son cabinet. Il s’y occupera des matières premières et des négociations multilatérales. Deux ans plus tard, il rejoint l’Élysée en tant que conseiller culturel de François Mitterrand (et rédacteur des ébauches de ses discours subalternes). Dans les années 1990, auprès de Roland Dumas, ministre des Affaires étrangères, il traitera de la démocratisation en Afrique et des relations entre l’Europe du Sud et le Maghreb.
Entre-temps, il a quitté l’Université pour entrer, en décembre 1985, au Conseil d’État. Aujourd’hui conseiller d’État honoraire, il est revenu à des activités d’économiste et d’entrepreneur.
Parallèlement, il écrit notamment des romans, dont La Vie comme à Lausanne, prix Roger Nimier 1978, L’Exposition coloniale, prix Goncourt 1988, Madame Bâ (2003). Ses contes, dont La grammaire est une chanson douce (2001), traitent de la langue française. D’autres livres abordent des sujets plus scientifiques (Portrait du Gulf Stream, 2004) ou économiques (Voyage aux pays du coton, 2006 ; L’Avenir de l’eau, 2008 ; Sur la route du papier, 2012).
Il a longtemps présidé le Centre de la mer (Corderie royale, à Rochefort). Depuis mars 2016, il est ambassadeur de l'Institut Pasteur. Depuis 2017, il est également ambassadeur de la lecture publique.
Élu à l’Académie française, le 28 mai 1998, au fauteuil de Jacques-Yves Cousteau (17e fauteuil), et reçu le 17 juin 1999 par Bertrand Poirot-Delpech.
