Отец Чарльз Алтамонт Дойл — талантливый художник, работал клерком. Из-за его увлечения алкоголем и неустойчивой психики, семья жила небогато.
Мать — Мэри любила читать и обладала даром великолепного рассказчика, свое увлечение передала сыну, который также прочел много книг в детстве.
В 1868 году обеспеченные родственники отправили Артура учиться в школу в Ходдере, а в одиннадцать лет он переходит на следующую ступень обучения — католическую школу в Стоунихерст. В школе обучали семи предметам и практиковали суровые наказания.
Тяжелый период обучения Артур разнообразит написанием историй, которые понравятся другим студентам. Он любил активный отдых, особенно крикет и гольф. Занятия спортом сопровождали его всю жизнь, сюда можно добавить езду на велосипеде, бильярд.
В 1876 Артур поступает в медицинский университет, выбрав карьеру доктора вопреки тому, что семейство посвятило себя литературе и искусству. Одновременно с учебой он работал в аптеке, материально помогая семье. Много читал, продолжая писать.
В 1879 рассказ «Тайна долины Сэсасса» принес Дойлу первый заработок от литературного творчества. К этому времени он становится единственной опорой матери, так как заболевший отец попадает в больницу.
В 1880 он отправляется хирургом в плавание на судне «Надежда», которое занимается китовым промыслом. Семь месяцев работы принесли ему 50 фунтов.
В 1881 — становится бакалавром медицины, но чтобы стать доктором необходима была практика.
В 1882 работал врачом в Плимуте, затем переезд в Портсмут, где появляется его первая практика. Работы сначала было немного, что дало ему возможность посвящать много времени литературе.
Дойл продолжает свою литературную деятельность. Известность ему приносит вышедший в свет «Этюд в багровых тонах», персонажи Шерлок Холмс и доктор Ватсон становятся героями новых историй.
В 1891 Дойл прощается с медициной, и полностью погружается в литературное. Набирает ход его популярность после выхода очередного произведения «Человек с рассеченной губой». Журнал, в котором публикуют рассказы о Шерлоке Холмсе, просит автора написать еще шесть историй об этом персонаже, выплачивая сумму в 50 фунтов.
Артур через какое-то время начинает тяготиться циклом, считая, что эти произведения отвлекают от написания других серьезных работ, но договор о написании рассказов выполняет.
Через год журнал опять просит его написать серию рассказов о Шерлоке, гонорар автора составляет 1000 фунтов. Усталость, связанная с поиском сюжета для нового рассказа, побуждает Артура к «убийству» главного героя. После завершения цикла об известном сыщике от приобретения журнала отказывается 20 тысяч читателей.
В 1892 пьеса «Ватерлоо» выходит на подмостках театров, поставленная по второй его пьесе оперетта «Джейн Анни, или Приз за хорошее поведение» провалилась. Сомневаясь в своих способностях к написанию пьес, Дойл соглашается читать лекции литературной тематики по всей Англии.
В течение следующих лет он продолжает писать литературные произведения, политические очерки. Посещает Америку, Голландию и другие страны. Самыми популярными стали произведения о Шерлоке Холмсе, хотя сам он считал своим достижением исторические романы.
Писатель был дважды женат. Его первая супруга Луиза Хокинс умерла от туберкулеза в 1906 году. Через год Дойл женится на Джин Лекки, в которую был тайно влюблен с 1897 года. Он был отцом пятерых детей.
Артур Конан Дойл умер в понедельник 7 июля 1930 года. Последние слова перед смертью прошептал жене: «Вы замечательны.» Он похоронен на кладбище Minstead Hampshire. На могиле писателя высечены о слова:
«Меня не поминайте с укоризной,
Если увлек рассказом хоть немного
И мужа, насмотревшегося жизни,
И мальчика, пред кем еще дорога...»