Ήταν μέλος της Ακαδημίας Αθηνών και το 2016 είχε εκλεγεί πρόεδρός της.

Εμφανίστηκε στα γράμματα τη δεκαετία του ‘50 και καθιερώθηκε τα επόμενα χρόνια με σπουδαία βιβλία που συζητήθηκαν, όπως η «Ορθοκωστά», το «Συναξάρι του Ανδρέα Κορδοπάτη» και το «Μπλε βαθύ, σχεδόν μαύρο».

Είχε γεννηθεί στο Καστρί Κυνουρίας το 1932.

Στην κατοχή και τον εμφύλιο η οικογένειά του μετακινήθηκε σε διάφορες πόλεις. Από το 1950 ζούσε στην Αθήνα, όπου παρακολούθησε μαθήματα στο τμήμα Πολιτικών Επιστημών της Παντείου και σε σχολή κινηματογράφου.

Στη λογοτεχνία πρωτοεμφανίστηκε το 1958 με το διήγημα «Κατακαλόκαιρο» σε διαγωνισμό του περιοδικού Ταχυδρόμος.

Το 1963 δημοσίευσε το αφήγημα «Η κάθοδος των εννιά», που αναφερόταν στον εμφύλιο πόλεμο.

Κατά τη διάρκεια της απριλιανής δικτατορίας συμμετείχε στην αντιστασιακή έκδοση «18 Κείμενα».

Μετά το 1974 έζησε κατά διαστήματα στο εξωτερικό: Αγγλία, Δυτικό Βερολίνο και ΗΠΑ, καλεσμένος από πανεπιστήμια ή άλλα πνευματικά ιδρύματα.

Το 1990 τιμήθηκε με το Κρατικό Βραβείο Μυθιστορήματος για το βιβλίο «Στοιχεία για την Δεκαετία του '60».

Το 1994 κυκλοφόρησε το βιβλίο «Ορθοκωστά», με θέμα τον εμφύλιο πόλεμο, το οποίο προκάλεσε έντονες συζητήσεις.

Ήταν ακόμη συνεργάτης του Θεάτρου Τέχνης του Καρόλου Κουν, αλλά και του Θόδωρου Αγγελόπουλου. Τιμήθηκε μάλιστα με το βραβείο σεναρίου στο φεστιβάλ Καννών για το «Ταξίδι στα Κύθηρα» το 1984.

Συνεργάστηκε, τέλος, με περιοδικά όπως ο Ταχυδρόμος, οι Εποχές, Η Συνέχεια, Η λέξη, το Διαβάζω, το Ausblicke, το Αντί και ο Χάρτης, όπως και εφημερίδες (Καθημερινή, Αυγή).

Στις 5 Ιουνίου 2008 εκλέχτηκε τακτικό μέλος της Ακαδημίας Αθηνών, στην έδρα της Νέας Ελληνικής Πεζογραφίας της Τάξης των Γραμμάτων και των Καλών Τεχνών. Τον Δεκέμβριο του 2012 τιμήθηκε με το Μεγάλο Κρατικό Βραβείο Λογοτεχνίας για το σύνολο του έργου του.

Διετέλεσε ακόμη μέλος της Ευρωπαϊκής Ακαδημίας Επιστημών και Τεχνών, της Εταιρείας Ελλήνων Θεατρικών Συγγραφέων, καθώς και της Εταιρείας Συγγραφέων της οποίας υπήρξε πρόεδρος επί σειρά ετών. Διετέλεσε γενικός Διευθυντής της ΕΡΤ-2 το διάστημα 1989-1990.

Το 2022 η Πρόεδρος της Δημοκρατίας είχε παρασημοφορήσει 11 σημαντικές προσωπικότητες των γραμμάτων και των τεχνών, μεταξύ τους και τον Θανάση Βαλτινό.

Για τον βραβευμένο συγγραφέα τόνισε ότι «πλούτισε τη γραμματεία μας με ένα έργο στο οποίο ιστορία, πολιτική και κοινωνία διαπλέκονται έντονα με το εγώ και την ατομικότητα. Με την αφηγηματική του λιτότητα, τον κατακλυσμό των σελίδων του από τη δράση και τα πάθη των απλών ανθρώπων, την πρωτοπόρο χρήση των τεκμηρίων ως λογοτεχνικής ύλης, αλλά κυρίως με την διακονία της ελληνικής γλώσσας με τρόπο ικανό να αποκαταστήσει τον ανάπλου της από τις εκβολές στις πηγές της, άλλαξε τον ρου του σύγχρονου ελληνικού μυθιστορήματος».

Έχει εκδώσει τα βιβλία:

- Συναξάρι του Αντρέα Κορδοπάτη, Βιβλίο πρώτο: Αμερική, Κέδρος, 1972
- Η Κάθοδος των εννιά, Κέδρος, 1978
- Τρία Ελληνικά μονόπρακτα, Κέδρος, 1978
- Εθισμός στη νικοτίνη" [διήγημα, στο τομίδιο "Τρία διηγήματα", Θανάσης Βαλτινός, Χριστόφορος Μηλιώνης, Δημήτρης Νόλλας], Στιγμή
- Μπλε βαθύ σχεδόν μαύρο, Στιγμή, 1985
- Στοιχεία για την δεκαετία του '60, Στιγμή 1989
- Θα βρείτε τα οστά μου υπό βροχήν, διηγήματα, Άγρα 1992
- Φτερά Μπεκάτσας, Άγρα 1993
- Ορθοκωστά, Άγρα 1994
- Συναξάρι Αντρέα Κορδοπάτη, Βιβλίο δεύτερο: Βαλκανικοί - '22, Ωκεανίδα, 2000
- Ημερολόγιο 1836-2011, Ωκεανίδα, 2001
- Εθισμός στη νικοτίνη, Διηγήματα, Μεταίχμιο, 2003
- Άνθη της αβύσσου, Εστία, 2008
- Ο τελευταίος Βαρλάμης, Εστία, 2010
- Ανάπλους, Εστία, 2012

Τα έργα του έχουν μεταφραστεί σε πολλές ευρωπαϊκές γλώσσες.

Πέρα από το συγγραφικό έργο, έχει μεταφράσει τις «Τρωάδες» του Ευριπίδη και την «Ορέστεια» του Αισχύλου, που παίχτηκαν στην Επίδαυρο το 1979 και 1980 αντιστοίχως, από το Θέατρο Τέχνης, σε σκηνοθεσία Καρόλου Κουν.