Poul William Anderson est né en 1926 en Pennsylvanie. Il fait des études de physique à l'Université du Minnesota et publie sa première nouvelle, Les Enfants de demain, dans le magazine Astounding Science-Fiction. Puis, il s'installe à San Francisco, où il travaille en collaboration avec Karen Kruse, qu'il ne tarde pas à épouser et qui lui donnera une fille, Astrid.
En 1952, il publie son premier roman, Vault of the ages, destiné aux enfants. Dès lors, il écrit plusieurs centaines de nouvelles et plus de 130 romans, dont seulement une vingtaine a été traduite en français.
On le connaît également sous les pseudonymes de Winston P. Sanders, Michael Karageorge et A. A. Craig.
Tout au long de sa carrière, il s'essaye à des genres aussi variés que la science-fiction, la fantasy, le policier, la poésie, l'histoire ou le space opera, s'inspirant souvent de mythes anciens, notamment des légendes nordiques.
Pour plusieurs de ses nouvelles, il a reçu trois prix Nebula, sept prix Hugo et un prix Locus, ainsi qu'un prix John Campbell Memorial, quelques jours avant sa mort, en 2001.