1939년 만주에서 태어났다. 연세대학교 법학과를 졸업하고 드라마센터 연극아카데미를 수료했다. 1967년 ≪동아일보≫ 신춘문예에 희곡 <출발>이 당선하면서 등단했다. 다양한 소재를 취해 사회성 짙은 작품을 선보여 왔는데, 그중 <노비 문서>, <너도 먹고 물러나라> 등에서는 전통적인 연희 양식을 수용해 현대적으로 계승하면서 현대극의 새 방향을 열었다고 평가된다. 1985년 청소년 연극 <방황하는 별들>이 흥행에 성공한 것을 시작으로 <꿈꾸는 별들>(1986), <불타는 별들>(1989) 등 후속 작품을 발표하며 청소년 연극에 새로운 가능성을 제시했다.

대표 희곡에는 <노비 문서>(1973), <출세기>(1974), <사의 찬미>(1988) 등이 있다. 희곡집 ≪신화 1900≫(1982), ≪윤대성 희곡집≫(1990), ≪남사당의 하늘≫(1994), ≪당신 안녕≫(2002)과 이론서 ≪극작의 실제≫(1995) 등을 출간했다. ≪윤대성 희곡 전집≫(전 4권, 평민사, 2004)을 출간했고, 대담 전기 ≪연극과 통찰≫(연극과인간, 2010), ≪한 번만 더 사랑할 수 있다면≫(연극과인간, 2014)을 출간했다.

텔레비전 드라마 작가로도 활동하며 <수사반장>, <박순경>, <한 지붕 세 가족> 등을 썼다. 동아연극상, 한국연극영화예술상(2회), 현대문학상, 대한민국연극제 희곡상, 대한민국방송대상 극본상, 동랑유치진연극상 등을 수상했다. 2011년 대한민국예술원 회원으로 선임되었다. 2014년 현재 서울예술대학교 극작과 교수다.