1942. január 3-án született Pécsett. Jogi tanulmányait szülővárosában végezte, diplomáját 1964-ben szerezte meg. Bírósági fogalmazóként kezdett dolgozni, közben könyvtárosi képesítést is szerzett. 1966-tól a jénai egyetem jogi fakultásán, a polgári jogi tanszéken volt tanársegéd és német polgári jogból is doktorált.
1969 és 1983 között a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Állam- és Jogtudományi Intézetében, 1970-75 között az Országgyűlési Könyvtárban volt tudományos kutató. 1983-tól az ELTE jogtudományi karának polgári jogi tanszékén egyetemi tanár, 1996-tól a Pázmány Péter Katolikus Egyetem tanszékvezető egyetemi tanára, 2002-től az Andrássy Gyula Budapesti Német Nyelvű Egyetem egyetemi tanára is volt. Ösztöndíjjal tanulmányutat tett a berkeley-i Kaliforniai Egyetemen, a Kölni, a Frankfurti Egyetemen és a hamburgi Max Planck Intézetben. 1999-2000-ben a Kölni Egyetem vendégprofesszora volt, ahol 1999-ben díszdoktorrá választották. Kutatási területe: a polgári jog története, összehasonlító polgári jog, alkotmányjog. Kezdettől fogva részt vett a Duna-mozgalomban, a Duna Kör alapító tagja, az 1980-as évek elejétől a nem hivatalos környezetvédelmi mozgalmak jogi tanácsadója. 1987-ben a Magyar Demokrata Fórum alapító tagja, 1989-ben elnökségi tagja volt, tevékenyen részt vett az Ellenzéki Kerekasztal munkájában is.
1989-ben az újonnan létrejött Alkotmánybíróság tagjává választották, ekkor minden politikai és társadalmi tisztségéről lemondott, az MDF-ből is kilépett. Az Alkotmánybíróságnak először elnökhelyettese, majd 1990 és 1998 között első elnöke volt. A vezetésével működő testület több fontos kérdésben is jelentős határozatot hozott, ilyen volt például a halálbüntetés eltörléséről, az igazságtételi törvényről, a köztársasági elnök jogállásáról, a népszavazás alkotmányos tartalmáról, a terhességmegszakításra vonatkozó jogszabályokról vagy a kárpótlási törvényről szóló döntés. Sólyom László 1994-től a Nemzetközi Jogászbizottság, 1998-tól az Európa Tanács Velence-bizottságának is tagja volt.
Az Országgyűlés 2005. június 7-én az 1989-ben kikiáltott Magyar Köztársaság harmadik elnökévé választotta. Jelölését a Védegylet javasolta, majd a Fidesz és az MDF is támogatta, megválasztására a harmadik fordulóban került sor, amikor már a kétharmados helyett az egyszerű többség is elegendő volt. Köztársasági elnöki beiktatási ünnepségét augusztus 5-én tartották a Sándor-palota Tükörtermében, hivatalát 2010. augusztus 5-ig töltötte be.
Jogtudósként 1975-ben az állam- és jogtudomány kandidátusa, 1981-ben a tudomány doktora fokozatot szerezte meg. 2001-ben a Magyar Tudományos Akadémia levelező, 2013-ban rendes tagjává választották. Akadémiai székfoglalóját Normahierarchia az alkotmányban címmel tartotta. Számos elismerése mellett 1998-ban Humboldt-díjjal, 1999-ben A Magyar Köztársasági Érdemrend nagykeresztjével, 2003-ban Nagy Imre-érdemrenddel, 2005-ben A Magyar Köztársasági Érdemrend nagykeresztje a lánccal, 2013-ban Magyar Szabadságért díjjal tüntették ki. Publikációi hazai és külföldi szaklapokban láttak napvilágot, könyvei közül több külföldön is megjelent.
