島根県出身のSF作家。島根県立松江南高等学校、島根大学卒業。日本SF作家クラブ会員。

1981年、大学在学中に「ポリフォニック・イリュージョン」で三省堂SFストーリーコンテスト入選。
1982年、『S-Fマガジン』誌上でデビュー作「ポリフォニック・イリュージョン」を発表。以降『S-Fマガジン』誌上で中短編10作品を発表する。
1992年の「デュオ」を最後に2002年まで作品の発表が途絶える。
2000年から2002年にかけて、既発表の全作品をまとめた『神魂別冊 飛浩隆作品集』（全3巻）がファンにより出版される（私家版）。2002年9月、〈廃園の天使〉シリーズ第1作の『グラン・ヴァカンス 廃園の天使I』がハヤカワSFシリーズ Jコレクションから刊行。
2005年7月、「象られた力」で第36回星雲賞日本短編部門を受賞。同年12月、中篇集『象られた力』で第26回日本SF大賞を受賞。
2007年9月、『ラギッド・ガール 廃園の天使II』で第6回センス・オブ・ジェンダー賞を受賞。
2010年8月、「自生の夢」で第41回星雲賞日本短編部門を受賞。
2015年8月、「海の指」で第46回星雲賞日本短篇部門を受賞。2016年度から日本SF大賞選考委員となる。
2018年4月、『自生の夢』で第38回日本SF大賞を受賞。日本SF大賞は2度目の受賞となった。
2019年7月、『零號琴』で第50回星雲賞日本長編部門を受賞。