Realizó los estudios de bachillerato en su ciudad natal (1926-1933) y pronto manifestó una decidida vocación por el dibujo que sería alentada por su padre. Al ser éste destinado a Madrid en 1934, Antonio se traslada a la capital con su familia, y cursó estudios en la Escuela de Bellas Artes de San Fernando.

Al estallar la Guerra Civil, y no pudiendo alistarse como voluntario, por la negativa de sus padres, trabaja en el taller de propaganda plástica de la F.U.E. hasta que, al ser movilizada su quinta, es destinado a un batallón de infantería.

Al final de la contienda es condenado a muerte por "adhesión a la rebelión", pena que le fue conmutada ocho meses después. Tras un largo peregrinar por diversas cárceles sale en libertad condicional el año 1946.

Vuelve a su antigua vocación pictórica, la cual quedará relegada a un segundo plano al obtener el año 1949 el premio Lope de Vega con "Historia de una escalera" y en el mismo año el premio de la Asociación de Amigos de los Quinteros por su acto único: "Las palabras en la arena".

"Historia de una escalera" está considerada como un hito en nuestro teatro de la postguerra y ya en su estreno tuvo un enorme éxito. Se puede calificar como el drama de la frustración social visto a través de tres generaciones de la clase media baja.

En 1959 contrajo matrimonio con la actriz Victoria Rodríguez, con la que tendrá dos hijos. Ese año recibe el primer premio de la Fundación Juan March en el apartado de teatro por "Hoy es fiesta".

A partir de 1963, año en el que se le autoriza a salir al extranjero, Buero desempeña una actividad intelectual y literaria intensa, acudiendo a diversas ciudades extranjeras para dar conferencias, charlas, debates o abrir coloquios. Muchas de sus adaptaciones de Shakespeare, Ibsen y Bertol Brecht son de una perfección notable. En 1966 realiza su primer viaje a Estados Unidos.

Desde 1971 pertenece a la Real Academia Española de la Lengua y en 1986 recibe el Premio Cervantes. Con anterioridad, había recibido por dos veces, los años 1974 y 1977, el Premio El Espectador y la Crítica.

Rebelde a las clasificaciones, la obra dramática de Buero Vallejo se integra en una serie de planos que aparecen superpuestos en sus primeras obras (lo simbólico y lo realista, lo existencial y lo social) y que irán evolucionando a lo largo de su trayectoria dramática.
La obra dramática de Buero Vallejo es considerada como la más relevante de la postguerra en España. A través de ella el autor intenta adquirir conciencia de las realidades de tipo psicológico, social o metafísico en que se desarrolla la vida del hombre actual.

Fallece en Madrid en el año 2000.

Obra