Ален Делон родился 8 ноября 1935 года в южном пригороде Парижа, Со, департамента О-де-Сен (Верхняя Сена). Детство будущего актер прошло в небольшом французском городке Бур-ла-Рен, куда родители Алена переехали за несколько лет до рождения сына. Отец — Фабьен Делон, корсиканец по происхождению, управлял собственным кинозалом «Режина», располагавшимся по улице Амбаркадер в доме № 3. Мать — Эдит Делон — по профессии фармацевт, работала контролером в кинозале мужа. Алену не было трех лет, когда родители развелись.
В 1939 году мать Алена вновь вышла замуж за владельца колбасной лавки по имени Поль Булонь. Заведение месье Булоня было очень популярно у горожан. Эдит стала помогать новому мужу в лавке, эта работа отнимала большую часть ее времени, и на воспитание маленького сына не оставалось сил. Тогда заботу об Алене решено было поручить кормилице, мадам Неро. Супруги Неро жили в небольшом доме, располагавшемся в двух шагах от тюрьмы Френ, ее муж работал сторожем в этой тюрьме.
Несколько лет будущий актер провел в семье кормилицы. О годах, проведенных с этими людьми, актер вспоминает с теплотой: «Эта приемная семья была и моей семьей, здесь ко мне относились с подлинной сердечностью. Именно тут были пролиты первые детские слезы». В родительский дом Ален вернулся лишь после трагической гибели супругов Неро.
В 1956 году после демобилизации из армии, Ален вместе с армейским товарищем отправился сначала в Марсель, где потратил часть заработанных в армии денег, затем вновь в Париж. Молодые люди сняли номер в дешевой гостинице на Пляс Пигаль. Делон устроился работать официантом в пивную, расположенную рядом с Елисейскими полями. Однако, эта должность пришлась будущему актеру не по душе.
По совету новых парижских друзей Ален решил показать свои фото продюсерам. Но один отказ сменял другой: «Вы слишком красивы, у Вас не сложится карьера»,— объясняли Делону продюсеры. Но будущий актер не унывал и продолжал проходить различные кастинги и кинопробы. На одном из таких кастингов Делон познакомился с начинающим актером Жан-Клодом Бриали. Молодые люди стали друзьями и в 1956 году они вместе отправились в фестивальные Канны в надежде быть замеченными.
В Каннах на молодого Алена Делона обратил внимание американский «ловец талантов» импресарио Гарри Уилсон. Он искал замену недавно ушедшему из жизни Джеймсу Дину. Уилсон отправил Делона в Рим на пробы фильма. Кинопробы оказались успешными. Уилсон предложил Алену Делону семилетний контракт на работу в Голливуде. Непременным условием контракта было знание английского языка, который будущий актер должен был выучить в течение трех месяцев. По возвращении в Париж Делон начал учить английский язык и собирался уехать в США.
Но Жан-Клод Бриали познакомил друга с известным кинорежиссером Ивом Аллегре. Аллегре уговорил Делона начать актерскую карьеру на родине и предложил ему небольшую роль в своем новом фильме.
В 1957 году состоялся актерский дебют Алена Делона в картине Ива Аллегре «Когда вмешивается женщина». Через год, в 1958 году, актер снялся у Марка Аллегре в фильме «Будь красива и помалкивай», где появился в одном эпизоде с начинающим в то время актером Жан-Полем Бельмондо. Небольшие роли в фильмах братьев Аллегре не принесли новичку Делону известности.
В 1958 году на съемочной площадке фильма «Кристина» у Делона завязался роман с начинающей немецкой актрисой Роми Шнайдер (1938–1982). Пара объявила о помолвке 22 марта 1959 года, и вскоре европейская пресса начала называть их одной из самых красивых пар Европы, пророча скорое бракосочетание. Однако после шести лет отношений они разошлись.
Молодому Алену Делону, актеру-самоучке, в самом начале карьеры удалось создать сложнейшие образы, позже вошедшие во все учебники по киноискусству.
В 1962 году актриса и певица Нико (1938–1988), родила сына Ари Пэффгена и заявила, что отцом ребенка является Ален Делон. Тем не менее, сам актер отказался признавать свое отцовство, хотя впоследствии ребенок был воспитан родителями Делона и получил их фамилию Булонь. В 2023 году Ари умер от передозировки наркотиками.
13 августа 1964 года Делон женился на Натали Бартелеми (1941–2021). Спустя месяц, 30 сентября того же года у пары родился сын Энтони Делон, в будущем ставший актером. Через четыре года брака супруги развелись.
В 1968 году Делон начал отношения с актрисой Мирей Дарк (1938–2017), продолжавшиеся около 15 лет.
С 1983 года Делон поддерживал связь с актрисой Анн Парийо.
В 1987 году Делон познакомился с голландской моделью Розали ван Бремен (род. 1966), от которой у актера появились двое детей: дочь Анушка (род. 1990) и сын Ален-Фабьен (род. 1994). В 2001 году пара распалась. У Анушки есть сын Лино, рожденный в 2020 году.
За свою карьеру актер снялся в множестве ставших культовыми фильмов, среди которых особенно выделяются: «На ярком солнце» (1960), «Рокко и его братья» (1960), «Затмение» (1962), «Леопард» (1963), «Черный тюльпан» (1964), «Искатели приключений» (1967), «Бассейн» (1968), «Сицилийский клан» (1969), «Борсалино»,(1970), «Убийство Троцкого» (1972), «Двое в городе» (1973), «Борсалино и компания» (1974), «Полицейская история» (1975), «Зорро» (1975),«Смерть негодяя» (1978), «Тегеран-43» (1979), «За шкуру полицейского» (1981), «Шок» (1982), «Не будите спящего полицейского» (1988), «Один шанс на двоих» (1998), «Астерикс на Олимпийских играх» (2006) и мн. др.
В июне 2019 года у Делона произошел инсульт, который позже привел к развитию болезни Альцгеймера. Актер попал в больницу из-за жалоб на головокружение и сильные головные боли.
18 марта 2022 года Делон заявил о намерении прибегнуть к эвтаназии, однако эти слухи были категорически опровергнуты его сыном Аленом-Фабьеном.
18 августа 2024 года после долгой борьбы с болезнью Ален Делон ушел из жизни в возрасте 88 лет в своем доме на северо-востоке Франции, в коммуне Души департамента Луаре, окруженный близкими. 23 августа состоялось погребение легендарного актера в личной часовне рядом с его любимыми собаками.