Уильям Сомерсет Моэм родился 25 января 1874 г. в Париже, в семье юриста британского посольства во Франции. Родители специально подготовили роды на территории посольства, чтобы ребенок имел законные основания говорить, что родился на территории Великобритании: ожидалось принятие закона, по которому все дети, родившиеся на французской территории, автоматически становились французскими гражданами и, таким образом, по достижении совершеннолетия подлежали отправке на фронт в случае войны.
В детстве Моэм говорил только по-французски, английский освоил лишь после того как в 11 лет осиротел (мать умерла от чахотки в феврале 1882 г., отец умер от рака желудка в июне 1884) и был отослан к родственникам в английский город Уитстебл в графстве Кент, в шести милях от Кентербери. По приезде в Англию Моэм начал заикаться — это сохранилось на всю жизнь.
Так как Уильям воспитывался в семье Генри Моэма, викария в Уитстебле, то он начал учебу в Королевской школе в Кентербери. Затем изучал литературу и философию в Гейдельбергском университете — в Гейдельберге Моэм написал свое первое сочинение — биографию немецкого композитора Меербера (когда оно было отвергнуто издателем, Моэм сжег рукопись).
Затем поступил в медицинскую школу (1892) при больнице св. Фомы в Лондоне — этот опыт отражен в первом романе Моэма «Лиза из Ламбета» (1897). Первый успех на поприще литературы Моэму принесла пьеса «Леди Фредерик» (1907).
Во время первой мировой войны сотрудничал с МИ-5, в качестве агента британской разведки был послан в Россию. Работа разведчика нашла отражение в сборнике новелл «Эшенден, или Британский агент» (1928, русский перевод 1992).
В мае 1917 года Моэм женился на Сири Велком.
После войны Моэм продолжил успешную карьеру драматурга, написав пьесы «Круг» (1921), «Шеппи» (1933). Успехом пользовались и романы Моэма — «Бремя страстей человеческих» (1915; рус. пер. 1959) — практически автобиографический роман, «Луна и грош»(1919, рус. пер. 1927, 1960), «Пироги и пиво» (1930), «Остриё бритвы» (1944).
В июле 1919 года Моэм в погоне за новыми впечатлениями отправляется в Китай, а позднее в Малайзию, — что дало ему материал для двух сборников рассказов.
Моэм скончался 15 декабря 1965 года в больнице в Ницце от пневмонии. Но так как по французским законам пациентов, умерших в больнице, полагалось подвергать вскрытию, то его отвезли домой и только 16 декабря сообщили, что Сомерсет Моэм скончался дома, на вилле «Мореск», во французском городке Сен-Жан-Кап-Ферра близ Ниццы.
22 декабря его прах был погребен под стеной Библиотеки Моэма при Королевской школе в Кентербери.