Andersen apja szegény cipész volt, akinek 1816-os halála után a 11 éves fiú abbahagyta az iskolát. 14 éves korában Koppenhágába ment színésznek, de mellette ösztöndíjjal latin iskolában tanult, majd egyetemet végzett.
Andersen drámaírónak készült, de végül úti leírásaival aratott sikert, rögtön az elsőt hat nyelvre lefordították. Egy kiadó felkérésére kezdett el olyan meséket írni, amely nemcsak a gyerekeket, hanem a szülőket is megszólítják. Az olcsó kiadású füzetekben megjelenő meséket a szegény sorban élők is meg tudták venni, így Andersen nevét ismerte szegény és gazdag egyaránt, szerte Európában. Senki sem sejtette, hogy a boldogtalan szerelmet írta meg A kis hableányban. A kis gyufaárus lányban anyjához fűződő boldogtalan kapcsolatát írta ki magából.
Sokat utazott Európában. 1841-ben Magyarországon is járt, ahol többek közt bejárta Pestet, Budát, és Mohácsot.
Dán, német és görög legendákra, történelmi tényekre, a néphitre, valamint kora irodalmi mozgalmaira támaszkodott. Történetei a biedermeier kor legjelentősebb meséi, ma szinte a világ minden országában ismertek. 
1967 óta Hans Christian Andersen dán meseíró születésnapján tartják világszerte a Gyermekkönyvek nemzetközi napját.