Era el segon fill d'Achille Cléophas Flaubert (1784-1846), cirurgià molt ocupat de l'hospital de Rouen, França, i d'Anne Justine (1793-1872). Va estudiar sense entusiasme al Collège Royal i després a l'institut de la seva ciutat natal, a partir de l'any 1832. El primer esdeveniment que cal tenir en compte en la seva biografia és la trobada a Trouville-sur-Mer amb Élisa Schlésinger, per qui sentí tota la vida una profunda passió. Amb bona fortuna en el sorteig, escapà del servei militar i emprengué la carrera de dret sense gaire convicció. Temps despres, deixa els estudis per culpa de les seves primeres crisis nervioses i, el mes de juny del mateix any, s'instal·la a Croisset. En aquest període comença a escriure narracions breus i una primera versió de L'educació sentimental). El 1846 moriren primer el seu pare i després la seva germana (dos mesos després de donar a llum: Flaubert prengué la neboda al seu càrrec).
A París assistí a la Revolució de 1848, amb la qual fou molt crític. Entre maig de 1848 i setembre de 1849 redactà una primera versió de La temptació de Sant Antoni. Entre els anys 1849 i 1852 féu un llarg viatge a l'Orient amb Maxime du Camp, en el transcurs del qual visita, entre altres indrets, Egipte, Jerusalem, Istanbul i Itàlia.
A l'estiu de 1851, Flaubert emprengué la redacció de Madame Bovary, la qual s'allargà durant 56 mesos. No obstant això, durant el Segon Imperi, freqüentà els salons parisencs més influents, com el de Madame de Loynes (de qui es va enamorar) on conegué, per exemple, George Sand. A finals de l'any 1856 publicà Madame Bovary en una revista i l'abril de 1857 el publicà com a llibre, cosa que generà un procés amb l'acusació d'atemptar contra la moral.
El 6 d'abril de 1872, morí la mare de l'escriptor. En aquesta època, patí problemes financers i de salut, per causa de malalties nervioses. Tanmateix, publicà, el 1874, La temptació de Sant Antoni. La producció literària continuà amb Tres contes l'abril de 1877 ("Un cor simple", "La llegenda de Sant Julià l'Hospitaler" i "Herodias").
De 1877 a 1880, escrigué Bouvard i Pécuchet, que havia encetat el 1872-1874. Per desgràcia, la mort se l'endugué el 8 de maig de 1880, a Canteleu, al petit poblet anomenat Croisset. Bouvard i Pécuchet es publicà, de tota manera, pòstumament el 1881.
Retrat per Eugène Giraud