È nato il 28 febbraio del 1928 a San Francisco. All'età di dieci anni una malattia reumatica al cuore lo costringe a rimanere in ospedale un anno intero; nel frattempo la sua famiglia si trasferisce nel Kentucky, lasciandolo a San Francisco. La degenza, le terapie e gli esami spesso dolorosi, il senso di abbandono trasformano l'ospedale in un'autentica camera delle torture; e una volta dimesso, non è meno difficoltoso integrarsi nella tranquilla provincia kentuckiana quando si proviene da una grande città.
Da questi ricordi trarrà spunto per creare l'alieno Newton, protagonista de L'uomo che cadde sulla terra. Inoltre Walter è timido, gracile, impacciato, buffo (deve portare un apparecchio per i denti) e ha trovato un precoce rifugio nei libri: tutto questo fa di lui il bersaglio naturale dei bulli della scuola, che non gli risparmiano beffe e pestaggi. Al liceo cambia scuola per ben tre volte, poi si arruola in marina in tempo per prestare servizio alla base di Okinawa, in Giappone, negli ultimi due anni della seconda guerra mondiale; una volta congedato riesce finalmente a diplomarsi e si iscrive all'università.
Trova anche lavoro, in una sala da biliardo. Da questa esperienza scrive il suo primo romanzo Lo spaccone (1959), che è subito un successo; due anni dopo verrà portato sullo schermo dal regista Robert Rossen, con la sceneggiatura dello stesso Tevis e Paul Newman e Jackie Gleason nei panni dei protagonisti.
Mentre termina L'uomo che cadde sulla terra Tevis sta diventando schiavo dell'alcol, come il suo personaggio. Lo rimarrà per diciassette anni, durante i quali non scriverà nulla di notevole, a eccezione di pochi racconti e articoli. Non si è mai considerato un autore “serio”, si definiva “un bravo scrittore americano di secondo livello”. 
Nel 1975, però, la svolta: Walter decide di smettere di bere ed entra in psicoterapia. Due anni dopo spinge ancora oltre la decisione di cambiare radicalmente la propria vita: si dimette dall'università e si trasferisce a New York, risoluto a dedicarsi soltanto alla scrittura. Walter Tevis se ne va per una crisi cardiaca nel 1984, a causa del tumore ai polmoni, appena cinquantaseienne.