Vallisoletano de nacimiento, fue el tercero de ocho hermanos, hijo de Adolfo Delibes, catedrático de Derecho Mercantil en la Escuela de Comercio vallisoletana.
En 1936, con el estallido de la Guerra Civil, Delibes ingresa en la Escuela de Comercio, donde compagina sus estudios con otros de modelado y dibujo en la Escuela de Artes y Oficios. 2 años después, en 1938 decide alistarse voluntariamente en la Marina, y tras la Guerra vuelve a su ciudad natal a terminar de formarse.
Una vez termina sus estudios de Comercio, decide seguir formándose ahora haciendo la carrera de Derecho, aunque a partir de este momento comienza a trabajar para el periódico El Norte de Castilla, donde consolidará su carrera periodística.

Es en 1943 cuando decide estudiar un curso intensivo de periodismo en Madrid, y regresa a su ciudad con el carnet de periodista. Así, en febrero de 1944 le nombran redactor del Norte de Castilla. Comienza a publicar sus primeros artículos, que serán comentarios cinematográficos en su mayoría.
En 1946 se casa con Ángeles de Castro, el amor de su vida y con quien tendrá 7 hijos.
En 1947 termina su primera novela La sombra del ciprés es alargada, que obtendrá al año siguiente el Premio Nadal. Sin embargo, será con su tercera novela, El Camino con la que alcanzará su consagración literaria; y en 1958, tras años escalando en la estructura interna del periódico, es nombrado director interino del diario donde comenzó a trabajar.

Se trata de un autor muy prolífico que va adquiriendo renombre a nivel tanto nacional como internacional por la publicación de sus obras, que además comenzarán a traducirse a diversos idiomas. Asimismo, varias de sus obras se llevarán al cine, entre ellas Los Santos Inocentes, de la mano de Mario Camus. En 1961 culmina su escala en el periódico El Norte de Castilla nombrándosele director del mismo.
Debido a enfrentamientos políticos debe dimitir como director del diario en 1963, aunque lo sigue dirigiendo en la sombra hasta tres años más tarde. Mientras, continúa publicando diversas obras, no solo novelas sino crónicas de viajes y de temas relativos a la caza, una de sus pasiones.
En años posteriores comienza a formar parte de la Real Academia Española y se hace miembro de la Hispanic Society of America.
En 1974 fallece su esposa de manera prematura, algo que marcará el resto de sus días.

Algunas de sus obras más destacadas y conocidas serán Mi idolatrado hijo Sisí, Los Santos Inocentes, El Hereje, La sombra del ciprés es alargada o Cinco horas con Mario.
Será galardonado con numerosos premios a lo largo de su prolífica carrera, entre ellos el ya mencionado Premio Nadal o el Príncipe de Asturias, así como el Premio de las Letras y el Premio de Literatura en Lengua Castellana “Miguel de Cervantes”. Será también nombrado doctor Honoris causa por la Universidad de Valladolid y años más tarde por las universidades del Sarre y de Alcalá de Henares, entre otros honores y galardones.
Apasionado por la caza, por Castilla y por la ecología, además de otros intereses, los temas de sus libros siempre oscilarán entre esos temas costumbristas y cercanos al autor.
Tras una vida muy completa y una producción tan magnífica como extensa, fallece el escritor a los 89 años en su ciudad natal, donde hoy reposan sus restos mortales en el Panteón de Hombres Ilustres de Valladolid, acompañados por los de su mujer.