Tarantino nasceu no Tennessee. Seus pais eram Tony Tarantino, ator e músico de ascendência italiana, e Connie McHugh, descendente de irlandeses e índios Cherokees. Logo após o nascimento de Quentin Tarantino, sua mãe casou-se com o músico Curt Zastoupil, com quem Tarantino mais tarde viria a formar fortes laços afetivos.
Tarantino iniciou seus estudos na região de San Gabriel Valley, em 1968. Em 1971, sua família mudou-se para El Segundo, ao sul de Los Angeles, onde passou a freqüentar a Hawthorne Christian School. Ao sair da Narbonne High School, em Harbor City, Califórnia, aos 16 anos, iniciou os estudos em atuação na James Best Theatre Company.
Aos 22 anos escreveu seu primeiro roteiro, Captain Peachfuzz and the Anchovy Bandit. Em 1984, Tarantino começou a trabalhar como balconista na Video Archives, uma famosa locadora de filmes em Manhattan Beach; lá se tornou amigo de Roger Avary, um colega de trabalho com quem mais tarde viria a colaborar em Pulp Fiction. Ele continuou seus estudos em atuação na Allen Garfield's Actors' Shelter, em Beverly Hills, mas passou a se dedicar principalmente a escrever roteiros.
A venda de True Romance, lançado em 1993, o tirou do anonimato. Ele conheceu Lawrence Bender numa festa em Hollywood, e Bender incentivou Tarantino a escrever um filme. O produto final dessa conversa foi Reservoir Dogs/Cães de Aluguel (1992), um filme inteligente, estiloso e violento, que definiu o tom de seus filmes seguintes. O script foi lido pelo diretor Monte Hellman, que ajudou a levantar fundos junto à Live Entertainment, bem como garantir o lugar de Tarantino na direção do filme. Harvey Keitel ouviu falar do roteiro através de sua esposa, que foi colega de Lawrence Bender. Ele leu o roteiro e também contribuiu com investimentos, assumiu o papel de produtor executivo, e um personagem no filme.
Quentin Tarantino e George Clooney são os irmãos Gecko em From Dusk Till Dawn/Um drink no inferno (1996). Seguindo o sucesso de Cães de Aluguel, Tarantino foi abordado por Hollywood e recebeu propostas para dirigir vários projetos, incluindo Velocidade Máxima e Homens de Preto. Em vez disso, ele se recolheu em Amsterdã para trabalhar em seu roteiro para Pulp Fiction. Quando foi finalmente lançado, o filme ganhou a Palme d'Or (Palma de Ouro) no Festival de Cannes de 1994 e, junto com Sexo, mentiras e videotape, de Steven Soderbergh e Roger e eu, de Michael Moore, revolucionou a indústria de filmes independentes, mostrando que estes filmes também são rentáveis. Pulp Fiction é um filme de roteiro complexo e inteligente, com enfoque bastante violento. O filme ficou conhecido pelas aclamadas atuações de seu elenco e, ainda, por ressuscitar a carreira de John Travolta. Pulp Fiction também rendeu a Tarantino e Avary o Oscar de Melhor Roteiro Original, além da indicação na categoria de Melhor Filme.
Depois de Pulp Fiction, ele dirigiu o quarto episódio da série Four Rooms, The Man from Hollywood, um remake de um espisódio de Alfred Hitchcock Presents estrelado por Steve McQueen. Four Rooms é uma colaboração entre Allison Anders, Alexandre Rockwell, Robert Rodriguez e o próprio Tarantino.
O filme seguinte de Tarantino foi Jackie Brown (1997), uma adaptação de Rum Punch, um romance de seu mentor Elmore Leonard. Uma homenagem ao gênero blaxploitation, foi estrelado por Pam Grier, que trabalhou em diversos filmes do gênero nos anos 70. Tarantino decidiu, então, produzir o filme Inglorious Bastards. No entanto, ele adiou o projeto para escrever e dirigir Kill Bill, lançado em duas partes, Vol. 1 e Vol. 2, um filme estiloso, com temática de vingança, filmado com a influência do Wuxia (filmes chineses de artes marciais), filmes japoneses, filmes de faroeste e filmes de terror italianos ou giallo. O filme é baseado numa personagem chamada A Noiva, que Tarantino criou conjuntamente com a atriz principal deste filme, Uma Thurman, durante as filmagens de Pulp Fiction.
Em 2004, Tarantino voltou a Cannes no papel de presidente do júri. Kill Bill não estava concorrendo, mas foi exibido na noite de encerramento, na sua versão original, com mais de três horas de duração. Enquanto desempenhava a função de presidente, a Palme d'Or foi para o filme Fahrenheit 9/11, de Michael Moore, desconsiderando a insistência de Tarantino em que o prêmio deveria ir para o filme Oldboy.
Tarantino foi creditado como "diretor convidado especial" por dirigir a seqüência do carro entre Clive Owen e Benicio Del Toro do sucesso neo-noir Sin City.
Em 24 de fevereiro de 2005, foi anunciado que Tarantino dirigiria o episódio final da série CSI. O episódio de duas horas, Grave Danger, foi ao ar em 19 de maio, com audiência recorde e sucesso nas críticas.
Apesar de Tarantino ser mais conhecido por seu trabalho atrás das câmeras, ele também apareceu na primeira e na terceira temporadas da série de televisão Alias.
Em 2005, anunciou que seu atual projeto chama-se Grind House, que ele está co-dirigindo com Robert Rodriguez. Ele também anunciou que "provavelmente" dará continuidade a Inglorious Bastards depois deste projeto, mas que precisaria de cerca de um ano trabalhando no roteiro antes de filmar.
Entre seus recentes créditos como produtor, estão o filme de terror O Albergue, que inclui referências a Pulp Fiction; a adaptação de Killshot, de Elmore Leonard; e Hell Ride escrito e dirigido pela estrela de Kill Bill, Larry Bishop.
Tarantino tem um grupo de atores que freqüentemente participam de seus filmes, incluindo Tim Roth (Reservoir Dogs, Pulp Fiction, Four Rooms), Harvey Keitel (Reservoir Dogs, Pulp Fiction, From Dusk Till Dawn), Uma Thurman (Pulp Fiction, Kill Bill: Vol. 1, Kill Bill: Vol. 2), Michael Madsen (Reservoir Dogs, Kill Bill: Vol. 1, Kill Bill: Vol. 2, Sin City), Steve Buscemi (Reservoir Dogs, Pulp Fiction), Bruce Willis (Pulp Fiction, Four Rooms, Sin City, Grindhouse) e Samuel L. Jackson (Pulp Fiction, Jackie Brown, Kill Bill Vol. 2).
Tarantino esteve romanticamente envolvido com diversas mulheres, incluindo a atriz vencedora do Oscar Mira Sorvino; as diretoras Allison Anders e Sofia Coppola; a atriz francesa Julie Dreyfus; e a comediante Margaret Cho. Surgiram rumores de envolvimento com Uma Thurman, a quem ele se refere como sua "musa". Entretanto, Tarantino nunca se casou e não tem filhos.