Родился в 1894 году в Режице Витебской губернии (ныне Резекне в Латвии) в состоятельной семье врача Насона Аркадьевича Тынянова (1862—1924) и совладелицы кожевенного завода Софьи Борисовны Тыняновой. С серебряной медалью окончил Псковскую гимназию и поступил на историко-филологический факультет Петроградского университета.

В студенческие годы участвовал в работе Пушкинского семинара С. А. Венгерова, Пушкинского историко-литературного научного общества. После окончания университета в 1918 году «оставляется при университете» (близко к современной аспирантуре). Участвует в работе «формальной школы» — научной группы теоретиков и историков литературы, лингвистов и стиховедов. В кружок входили В. Б. Шкловский, Б. М. Эйхенбаум, Ю. Н. Тынянов, лингвисты Р. О. Якобсон, Е. Д. Поливанов, стиховеды С. И. Бернштейн и О. М. Брик. В 1921-1931 годах читал лекции в Институте истории искусств, до 1924 совмещал преподавание со службой переводчика в Коминтерне и корректора в Госиздате.

Первая опубликованная работа Тынянова — статья «Достоевский и Гоголь (к теории пародии)». В первой половине 20-х годов XX века литературовед написал ряд работ о Пушкине, Тютчеве, Некрасове, Блоке и Брюсове. В 1923 году закончил свой главный теоретический труд — «Проблема стиховой семантики» (был издан отдельной книгой в 1924 году под названием «Проблема стихотворного языка»). В нем Тынянов исследовал принципиальные различия стиха и прозы.

Важной частью творчества Тынянова являются его переводы. В 1927 году вышел сборник Гейне «Сатиры», в 1932 году его же пьеса «Германия».

В 1924 году Тынянов получил заказ от издательства «Кубуч» на создание брошюры о Кюхельбекере. Вместо брошюры литературовед написал роман «Кюхля». Этот роман стал началом писательской карьеры Тынянова. В 1927 году он закончил книгу о А. С. Грибоедове «Смерть Вазир-Мухтара», в которой рассуждал о положении думающего человека в России. Повесть «Восковая персона» стала пиком литературных размышлений Тынянова о русской истории. Повесть посвящена петровской эпохе и раскрывает мотив всеобщего предательства и доносительства.

В начале 1930-х годов, Тынянов начал работу над большим романом о Пушкине. Было опубликовано две части: «Детство» (1935) и «Лицей» (1937). Третью часть Тынянов не успел завершить из-за болезни и смерти в 1943 году.

Тынянов, Ю. Н. Кюхля; Смерть Вазир-Мухтара; Пушкин : исторические романы : полное издание в одном томе. - Москва : Альфа-книга, 2017. - 1245 с. - (Полное издание в одном томе).

Тынянов, Ю. Н. Пушкин: роман. - Москва : Агентство ФТМ, Лтд. : T8RUGRAM, 2018. - 798, [3] с. - (Исторические хроники).

Тынянов, Ю. Н. Пушкин и его современники.- Москва : Наука, 1968. – 423 с.