Родилась в Башкирии, куда Улицких в последние годы войны отправили в эвакуацию. Раннее детство будущей писательницы прошло в городе Давлеканово, однако, по окончании войны семейство вернулось в Москву.
В столице Людмила поступила в Московский Государственный Университет на факультет биологии, где выбрала одну из самых сложных и увлекательных кафедр – кафедру генетики. Отчасти, вероятно, в своём выборе будущего Людмила шла по стопам родителей, также занимавшихся научной деятельностью. Мать Улицкой, Марианна Борисовна Гинзбург, была известным биохимиком и работала в научно-исследовательском институте педиатрии, а отец Евгений Яковлевич Улицкий, будучи учёным и доктором технических наук, выпустил ряд книг, посвященных механике и сельскому хозяйству.
Окончив университет, Людмила Евгеньевна устроилась на работу по профессии в институт общей генетики АН СССР, но проработала там всего два года. В 1970 году она уволилась «в добровольно-принудительном порядке» - будущую писательницу уличили в чтении и перепечатке самиздата, что отнюдь не приветствовалось в те годы.
Увольнение это, казавшееся тогда досадной неудачей, стало первой ступенькой на пути Улицкой к её литературному творчеству. После почти десятилетнего перерыва новым местом работы благодаря помощи подруги и знакомству с Шерлингом оказалась работа заведующей литературной частью в Еврейском музыкальном театре – здесь в профессиональные обязанности Людмилы входило написание пьес, инсценировок и рецензий на спектакли.
Помимо основной занятости Улицкая переводила стихи с монгольского, что было редкостью. Такая работа, требующая творческой отдачи, умения видеть окружающий мир в мельчайших деталях и огромного терпения, подтолкнула Людмилу к мысли о собственной литературной деятельности, и с конца восьмидесятых годов повести и рассказы Улицкой начали появляться в различных сборниках.
Ещё до того, как мир заговорил о явлении «Улицкая-писатель», Людмила уже прославилась в качестве сценариста. Фильмы «Сестрички Либерти» и «Женщина для всех», для которых она писала сценарии, принесли ей первое дуновение известности, отчасти проложив дорогу будущим прозаическим произведениям. Помимо этих двух фильмов Улицкая также писала сценарии для картин «Умирать легко», «Эта пиковая дама», «Сквозная линия», «Ниоткуда с любовью или весёлые похороны».
Первой большой книгой Улицкой стал сборник рассказов «Бедные родственники», изданный в 1993 году на французском языке. Год спустя во Франции была признана лучшей переводной книгой года её повесть «Сонечка», написанная в в 1992 году. За это произведение писательница была награждена премией Медичи, а в Италии получила литературную премию имени Джузеппе Ачерби.
С того момента Улицкая издала более десятка книг, включающих романы, повести и сборники рассказов, которые были переведены более чем на 30 языков. Людмила Улицкая - первая женщина, удостоенная награды «Русский Букер» (за роман "Казус Кукоцкого", также экранизированный в качестве сериала), она продолжает писать до сих пор.
В 2007 году Людмила Евгеньевна основала фонд собственного имени, нацеленный на поддержку гуманитарных инициатив. При содействии Фонда существует проект «Хорошие Книги», суть которого заключается в том, что Улицкая отбирает изданные в России книги и отправляет их в различные библиотеки.
С этого же года и по 2010 писательница активно поддерживала издание определённых книг для детей, направленных на объяснение культурных, этнических и социальных различий разных людей.
Этот проект осуществлялся при поддержке Института толерантности и двух крупнейших российских издательств.
В 2011 году выступала с лекцией о личной и политической свободе в России на съезде в Лондонском центре внешней политики. В 2014 году Людмила принимала участие в конгрессе «Украина – Россия: диалог», прошедшем в Киеве.
В поисках семейного счастья Улицкая трижды выходила замуж. Первый раз ещё в университете за Юрия Тайца, который также в ту пору был студентом. Как это часто случается с ранними браками, союз их, даже не обременённый никакими серьёзными проблемами, просуществовал недолго и был наполнен спорами о том, кто главнее в молодой семье.
Второй брак с доктором биологических наук, генетиком Михаилом Борисовичем Евгеньевым оказался продолжительнее – с ним Людмила прожила немногим меньше 10-ти лет и родила от него сыновей Алексея и Петра.
Развод с Михаилом Улицкая считает одним из самых сложных решений в своей жизни, но при этом совершенно необходимым: за годы совместной жизни отношения их серьёзно изменились, и в конце этого пути Людмила ощущала, что они стали абсолютно чужими. Кроме того, Михаил придерживался традиционной семейной модели, в которой Людмиле отводилась лишь роль домохозяйки, а ей, ощущавшей своё призвание в чём-то более значительном, это не нравилось.
На данный момент после бурного и непростого романа писательница в третий раз сочеталась браком. На этот раз избранником Улицкой стал скульптор Андрей Красулин.