Henri Troyat quitte la Russie avec sa famille en 1917 après la Révolution d’octobre. Il fait toutes ses études en France, au lycée Pasteur de Neuilly-sur-Seine. Il obtient ensuite une licence en droit.
Il devient rédacteur à la préfecture de la Seine en 1935. La même année, son premier roman, Faux jour, reçoit le Prix du roman populiste. En 1938, il obtient le Prix Goncourt pour son roman L'Araigne. En 1940, il commence une grande épopée inspirée de ses souvenirs de Russie, Tant que la Terre durera (7 tomes), suivi d'autres suites romanesque et de nombreux romans.
Au cours de sa carrière particulièrement prolifique de romancier et de biographe, il écrit plus de cent ouvrages. Il est élu membre de l'Académie française en 1959, au fauteuil 28, à la place de Claude Farrère.
En 1974, il apparaît dans Italiques pour débattre avec Nella Bielski de la rentrée littéraire.
Henri Troyat est décédé à Paris dans la nuit du vendredi 2 au samedi 3 mars 2007 à l'âge de 95 ans. La cérémonie religieuse a eu lieu le 9 mars à la cathédrale Saint-Alexandre-Nevski, avant son inhumation au cimetière du Montparnasse. Son épouse est décédée en 1997.
Tombe d'Henri Troyat au cimetière du Montparnasse
En 2003, Henri Troyat et les éditions Flammarion ont été condamnés pour plagiat (« contrefaçon partielle » est le terme juridique) concernant sa biographie de Juliette Drouet, la maîtresse de Victor Hugo, publiée en 1997. La cour d'appel de Paris les a condamnés à verser {{unité}} de dommages-intérêts à Gérard Pouchain et Robert Sabourin, auteurs du livre Juliette Drouet ou la dépaysée (éd. Fayard, 1992). Henri Troyat s'est pourvu en cassation, puis s'est désisté. L'Académie française, contrairement à ses statuts (article 13), n'a pas pris de sanction contre son Immortel, âgé de 85 ans au moment du plagiat.