Bulat Okudzhava sinh ở Moskva. Bố là Shalva Stepanovich Okudzhava, một cán bộ đảng người Gruzia, mẹ là Nalbandyan Stepanovna Ashkhen, người Armenia. Gia đình sống ở phố Arbat, đường phố cổ nổi tiếng ở Moskva. Sau khi sinh Bulat bố chuyển công tác xuống vùng Kapkage, mẹ vẫn ở Moskva, làm việc trong cơ quan đảng. Bố được đề bạt chức Bí thư thành ủy Tbilisi nhưng do xích mích với một cán bộ cao cấp nên xin chuyển công tác về vùng Ural làm cán bộ đảng ở một nhà máy chế tạo động cơ. Thời kỳ này cả gia đình chuyển về vùng Ural. Năm 1937 bố mẹ của Bulat Okudzhava bị bắt, bố bị xử bắn, mẹ bị giam trong trại cải tạo. Năm 1940 Bulat Okudzhava đi về Tbilisi ở với người bà con. Tại đây, Bulat học xong phổ thông vào làm thợ tiện ở nhà máy. Năm 1942 tình nguyện nhập ngũ, trở thành lính của một đơn vị rada. Bulat Okudzhava không trực tiếp chiến đấu nhưng một lần bị thương ở Mozdok. Thời kỳ này ông bắt đầu sáng tác một số bài hát.

Sau chiến tranh Bulat Okudzhava vào học Đại học Tbilisi. Năm 1950 tốt nghiệp, đi dạy học – đầu tiên dạy ở trường làng, sau lên thành phố Kaluga. Năm 1955 mẹ được trả tự do, Bulat Okudzhava vào Đảng cộng sản. Từ năm 1961 ông thôi nghề dạy học và chỉ tập trung vào sáng tác. Năm 1962 gia nhập Hội Nhà văn Liên Xô. Năm 1970 ông viết nhạc và bài hát cho bộ phim Ga Belarussky, trở thành một nhạc sĩ, nhà thơ nổi tiếng ở Liên Xô. Nhạc của Bulat Okudzhava được phổ biến bằng đĩa và băng, rất nổi tiếng trong cộng đồng Nga trong nước cũng như ở các nước trên thế giới. Ngoài sáng tác nhạc, ông còn viết truyện và làm thơ. Năm 1989 được bầu làm thành viên Hội Văn bút Nga. Từ năm 1992 là thành viên của ủy ban ân xá thuộc Tổng thống Nga. Từ năm 1994 là thành viên Ủy ban Giải thưởng Nhà nước Liên bang Nga. Ngoài ra, ông còn là thành viên hội đồng của nhiều tờ báo ở Moskva. Những năm 1990 ông thường xuyên sống ở Đức. Năm 1995 ông tổ chức buổi biểu diễn ở UNESCO, Paris. Ông mất ngày 12 tháng7 năm 1997 ở Paris.

Bulat Shalvovich Okudzhava được tặng Giải thưởng Nhà nước Liên Xô năm 1991. Năm 1994 ông được trao giải Booker cho tiểu thuyết Nhà hát phế bỏ. Tượng của ông được dựng ở ngôi nhà số 43, phố Arbat, nơi ông sống khi còn nhỏ.