Nació el 15 de octubre de 1923 en Santiago de las Vegas, Cuba. Hijo de Eva Mameli, una botánica, y de Mario Calvino, un agrónomo, ambos italianos.
En 1927, ya en Italia, nació su hermano Floriano. Pasó su infancia y juventud en San Remo, y tras interrumpir sus estudios universitarios se unió a la resistencia antifascista durante la Segunda Guerra Mundial. Fruto de estas experiencias de esa época fue su primera obra.
Intelectual comprometido con la política, fue uno de los principales novelistas italianos del siglo XX. En 1958 escribió una serie de relatos de carácter simbólico y fantástico. Políticamente ligado al Partido Comunista Italiano (PCI), se aleja del mismo tras los sucesos de Hungría. Se licenció en Literatura y realizó trabajos editoriales.
Su primera novela, El sendero de los nidos de araña (1947) era realista. Más adelante utilizó técnicas alegóricas en novelas como El caballero inexistente o El vizconde demediado (1952-1959). Entre sus obras destacan: El barón rampante (1957), La jornada de un escrutador (1963), Las cosmicómicas (1965), Tiempo cero (1968) Las ciudades invisibles (1972), El castillo de los destinos cruzados (1973), Si una noche de invierno un viajero (1979) y Palomar (1983).
Italo Calvino falleció en Siena, Italia, el 19 de septiembre de 1985.