1900. április 11-én született Kassán, Grosschmid Sándor néven felvidéki szászok (cipszerek) leszármazottjaként. 

1909 és 1917 között iskoláit előbb Kassán a premontrei főgimnáziumban, majd Budapesten a II. kerületi Érseki Katolikus Főgimnáziumban, végül az eperjesi katolikus főgimnáziumban végezte. Első írásai Márai álnéven már 1915-ben megjelentek különböző kassai napilapokban.

1918-ban jelent meg első verseskötete, az Emlékkönyv, amelyet ő maga adott ki mindössze 100 példányban. Ekkor már Budapesten tanult, előbb a jogi karon, később átíratkozott a bölcsészkarra. A Magyarország című napilap újságírója volt. 

1919-ben a Tanácsköztársaság idején a Vörös Lobogó tudósítója, majd októberben Prágán keresztül Németországba ment, Lipcsébe, ahol az Institut für Zeitungskunde hallgatója lett.

1920-ban Frankfurt am Mainba, majd Berlinbe költözött. Több német folyóiratba is publikált, többek között a Frankfurter Zeitungba és a Prager Tagblattba. Cikkeit elküldte a kassai napilapoknak is (Kassai Napló, Kassai Ujság).

1921-ben Berlinben tanult, itt találkozott a kassai Matzner Ilonával, Lolával, akivel egymásba szerettek. 

1923. április 17-én Budapesten polgári házasságot kötöttek. 1923 és 1928 között Párizsban éltek, Márai beutazta Európát.

1925-től rendszeres tudósítója, majd tárcaírója lett a budapesti Ujság című lapnak (1936-ig). 

1928-ban költöztek Budapestre, pontosabban Budára, a Mikó utcai házba. Az Egy polgár vallomásai című önéletrajzi ihletésű regénye 1934-ben és 1935-ben jelent meg, amely az életmű egyik csúcsa.

1936-ban, Kosztolányi Dezső halála után, a Pesti Hírlap újságírója lett (1944-ig). Neve fogalommá vált, egyike lett a legnépszerűbb íróknak. 

1939-ben megszületett Kristóf nevű fiuk, aki néhány hetes korában meghalt. 

1944-ben a német megszállás elől Lolával Leányfalura költöztek. Itt kezdte el írni első Naplóját (1943–1944). 

1945 és 1948 között a kommunista sajtó egyre élesebben támadta, úgy érezte, hogy már írnia és hallgatnia sem lehet szabadon, világossá vált számára: el kell mennie Magyarországról. 

1947-ben örökbefogadták Babócsai Jánoskát. 

1948. augusztus végén elhagyták az országot. Előbb Svájcba mentek, majd Olaszországban, Nápolyban telepedtek le. 

1951-től 1967-ig Márai Sándor a Szabad Európa Rádió munkatársa volt. Megírta a Halotti beszéd című versét. 

1952-ben kényszerűségből New Yorkba költöztek. 1957-ben mindhárman megkapták az amerikai állampolgárságot. 

1967-ben visszaköltöztek Európába, és 1980-ig az olaszországi Salernóban éltek. Ekkor írta meg Föld, föld!…(1972) című visszaemlékezését. 

1980-tól haláláig a kaliforniai San Diegóban éltek. A sorozatos veszteségek megtörték az idős írót: elvesztette mindhárom testvérét Gábort, Katót és Gézát, feleségét, Lolát (1986), majd nevelt fiát, Jánost (1987). Utolsó, kétkötetes regénye, A Garrenek műve 1988 végén jelent meg.

1989. február 21-én öngyilkos lett. Hamvait a Csendes-óceánba szórták.