מאלרו נולד בפריז לפרנאן ז'ורז' מאלרו ולברט לאמי. ב-1905 הוריו נפרדו ולבסוף התגרשו. אנדרה גדל אצל סבתו מצד אמו שהייתה בעלת חנות מכולת בעיירה בונדי, כ-11 ק"מ ממרכז פריז. אנדרה הצעיר לא השלים את חינוכו הפורמלי, אבל גילה התעניינות רבה בספרים ובילה את זמנו בספריות ובמוזיאונים של פריז. הוא החל לכתוב בעבור העיתון "אקסיון" (Action) ושימש כעורך בהוצאת ספרים שהוציאה לאור, בין היתר, חלק מספריו של המרקיז דה סאד.
ב-1922 נשא לאישה את קלרה גולדשמידט, היהודיה , והם יצאו יחד לקמבודיה. הוא השתתף במשלחת שיצאה אל הג'ונגל וכאשר שב נעצר באשמת גניבת תבליט ממקדש בבאנטֶאי סריי (Banteay Srei). התנסויותיו במושבותיה של צרפת במזרח אסיה גרמו לו לכתוב דברי ביקורת חריפים נגד המדיניות הקולוניאלית של צרפת, וב-1925 ייסד את העיתון "הודו-סין".
ב-1926, אחרי שובו לצרפת, פרסם את הספר "פיתוייו של המערב" שבו ערך השוואה בין ההיבטים התרבותיים של ציוויליזציות שונות. ב-1928 פרסם את הנובלה הראשונה שלו בשם "הכובשים", וב-1930 – את ספרו "דרך המלך" שבו עשה שימוש בהתנסויותיו בקמבודיה. באותה שנה, אביו שהיה סוכן מניות, התאבד אחרי שנודע על קריסת שוק המניות בניו יורק בתקופת השפל הגדול.
ב-1933 פרסם את הספר "דרך אנוש" שבו התייחס למרד הקומוניסטי שהתרחש בשנחאי ב-1927, וגילה אהדה לקומוניסטים. ספרו זה זיכה אותו בפרס גונקור. בשנות השלושים של המאה העשרים היה פעיל בחזית העממית האנטי פאשיסטית. עם תחילת מלחמת האזרחים בספרד התגייס לכוחות הרפובליקנים ושירת כטייס בחיל האוויר הקטן שלהם. ב-1938 הופיע ספרו "התקווה" שבו תיאר את מאורעותיה של מלחמה זו.
הנובלות של אנדרה מאלרו, שנכתבו בסגנון חי וערני, מלאות בתיאורים של שדות קרב עשנים, בדמויות של לוחמים ובמצבים של אלימות ושל אכזריות. גיבוריו מסרבים להיכנע לפתרונות נוחים, או להתנהג באכזריות באמתלה כי מדובר במצב מלחמה.
במלחמת העולם השנייה התגייס לצבא הצרפתי. ב-1940 נפל בשבי הגרמני במרוצת המערכה על צרפת, אך הצליח להימלט והצטרף לתנועת ההתנגדות הצרפתית. ב-1944 נתפס בידי הגסטפו, אך נמלט שוב ופיקד על יחידת טנקים בהגנה על שטראסבורג ובהתקפה על שטוטגרט. הוא שיתף פעולה עם קצינים בריטים שפעלו בדרום צרפת במחוזות דורדון, קורז, ולוט. אחרי שיחרור מחוז דורדון, פיקד על חטיבת לוחמים במערכה על אלזאס לורן שבצפון מזרח צרפת.
אחרי המלחמה הגנרל שארל דה גול העניק לו את "עיטור ההתנגדות" והוא קשר את עתידו הפוליטי בזה של דה גול, שמינה אותו לשר האינפורמציה במסגרת הממשלה הזמנית של הרפובליקה הצרפתית בין דצמבר 1945 לינואר 1946.
הוא החל לעבוד על ספרו "הפסיכולוגיה של האמנות" שיצא לאור בשלושה כרכים (1947–1949). ב-1948 הופיע ספרו "אילן האגוז של אלטנברג" שבו כתב: "המסתורין הגדול איננו שאנו נמצאים בדרך מקרה בחלל בין הכוכבים, אלא שיש בכוחנו לצאת ממצב זה חזקים יותר ולהתכחש לאפסיותנו." ב-1953 יצא לאור ספרו "קולות הדממה" שבו נכתב: "מוזיאון הוא מקום המציג את רעיונותיו העילאיים של המין האנושי."
אנדרה מאלרו שימש כשר התרבות בממשלת דה גול מ-1959 עד 1969. בתפקידו זה ייסד, בין היתר, מרכזי תרבות בערי הפרובינציה כדי לשמר את מורשתה הלאומית של צרפת. ב-1960 שימש כעורך של סדרת ספרים על מצב האמנות בעולם בשם "האמנות האנושית". הוא פרסם גם ספרים שנשאו אופי אוטוביוגרפי למחצה, ובהם כרך זיכרונות בשם "אנטי זיכרונות" (1967) ו "לאזארוס" (1974) – הרהורים על המוות בעקבות מחלה אנושה שתקפה אותו. באותה שנה הופיע ספרו על אודות אמנות הציור בשם "מסכתו של פיקאסו".
אנדרה מאלרו מת בקרטיי (פרבר של פריז). ב-23 בנובמבר 1996 הועברו עצמותיו אל הפנתאון של פריז לרגל עשרים שנה למותו.
מאלרו מעוטר בצלב המלחמה ובאות השירות המצוין (Distinguished Service Order; מטעם ממשלת בריטניה).
ספריו שתורגמו לעברית
חיי אנוש: רומן (תרגם מצרפתית: י' שנהר), תל אביב: א"י שטיבל, 1935. (מהדורה נוספת: עם עובד, תשל"ח-1977.)
התקוה (מצרפתית: מנשה לווין), מרחביה: הקיבוץ הארצי השומר הצעיר, 1942.
הכובשים (בעריכתו ובתרגומו של אביטל ענבר), גבעתים: מסדה, 1988.
ami
