Այթմաթովը ծնվել է Ղրղզստանի Շեքրիր աուլում։ 1937-ին հայրը, որը ղեկավար պաշտոն էր զբաղեցնում, աքսորվեց, և Չենգիզը ստիպված էր տասը տարեկանից աշխատել։ 14 տարեկանում արդեն քարտուղար էր աշխատում գյուղխորհրդում (դա Հայրենական մեծ պատերազմի տարիներն էին, երբ տղամարդկանց մեծ մասը ռազմաճակատում էր)` լուծելով գյուղի ամենածանր խնդիրները։
Ութերորդ դասարանն ավարտելով` Չինգիզն ընդունվում է Ջամբուլի կենդանաբանական տեխնիկումը։ 1952-ին հրատարակում է առաջին պատմվածքները, որոնք գրված էին ղրղզերեն։ 1953-ին Ֆրունզեում ավարտում է Ղրղզստանի գյուղատնտեսական ինստիտուտը, իսկ 1958-ին գրականության բարձրագույն դասընթացներ է անցնում Մոսկվայի գրականության ինստիտուտում։ Նրա պատմվածքներն ու վիպակները թարգմանվում են ռուսերեն և տպագրվում «Օկտյաբր» և «Նովիյ միր» ամսագրերում։
Վերադառնալով հայրենիք` ստանձնում է «Գրական Ղրղզստան» ամսագրի խմբագրի պարտականությունները, այդ տարի հինգ տարի շարունակ լինում է նաև իր հանրապետությունում «Պրավդա»-ի սեփական թղթակիցը։
1963-ին տպագրվում է Այթմատովի առաջին ժողովածուն` երեք վիպակով։ Այս ժողովածուի համար Այթմատովն արժանանում է Լենինյան շքանշանի։
Մինչև 1965-ը Այթմատովը գրում է ղրղզերեն։ Ռուսերեն գրած առաջին վիպակը «Մնաս բարով, Գյուլսարի» վիպակն է։ Չինգիզ Այթմատովի առաջին վեպը` «Եվ դարից երկար ձգվում է օրը», հրատարակվել է 1980-ին, իսկ 1988-ին լույս է տեսնում նրա հանրահայտ` «Կառափնարան» վեպը։
1988-91-ին եղել է «Иностранная литература» ամսագրի գլխավոր խմբագիրը։
1990-94-ին եղել է ԽՍՀՄ, այնուհետև` Ռուսաստանի դեսպանը Լյուքսենբուրգում
1994-ից մինչև 2008-ի մարտը եղել է Ղրղզստանի դեսպանը Բելգիայում, Նիդերլանդներում և Լյուքսենբուրգում։ Մահացել է Նյուրնբերգում։