Fils d'un prêtre orthodoxe longtemps missionnaire sur les îles Aléoutiennes, Chalamov est né et a grandi dans la ville de Vologda à laquelle il a consacré de très beaux souvenirs (La Quatrième Vologda).

Dans le chaos de la révolution, la famille se retrouve dans la misère et le jeune Chalamov part pour Moscou faire des études de droit tout en commençant à écrire.

En décembre 1929, il est arrêté pour avoir diffusé le Testament de Lénine (dans lequel Lénine exprimait ses réticences envers Staline). Condamné à trois ans de travaux forcés à Vichéra, il travaille à la construction du combinat chimique de Berezniki, assistant à la mise en place de l'exploitation du travail des détenus (Son livre Vichéra est un témoignage inestimable sur cette période).

Libéré en octobre 1931, il est de nouveau arrêté en janvier 1937 (accusé de trotskisme) et condamné à cinq ans de camp. Il est envoyé en Extrême Orient, à la Kolyma, où il travaille dans les mines d'or. En 1943, sa peine est prolongée de dix ans. Ayant survécu par miracle, il finit par devenir aide-médecin. Une fois sa peine terminée en 1951, il est contraint de rester à la Kolyma. C'est là qu'il entame une correspondance avec Pasternak qui jouera un grand rôle dans sa vie (Correspondance avec Boris Pasternak et Souvenirs). En 1953, il s'installe près de Kalinine où il trouve du travail dans une usine de tourbe, et continue à écrire, de la prose et de la poésie.

En 1956, officiellement réhabilité, il vient vivre à Moscou. Il travaille dans une revue et écrit.

Dans les années 60, ses premiers récits, refusés en URSS, paraissent en Occident sans son autorisation. Il remet ses manuscrits à une amie archiviste, Irina Sirotinskaïa, qui se chargera de publier son œuvre après la chute de l'URSS.

En 1979, devenu aveugle et sourd, il est admis dans une maison de retraite. Transféré contre son gré en 1982 dans un asile psychiatrique, il y meurt dans des circonstances dramatiques.

Son livre principal, Les Récits de la Kolyma, est davantage qu’un témoignage inestimable sur les répressions en Union soviétique, c’est avant tout une grande œuvre littéraire, une mosaïque dans laquelle il cherche une nouvelle façon d’écrire afin de fixer l’indicible.

Les Récits de la Kolyma, ainsi que Vichéra, La Quatrième Vologda, ses essais sur la littérature et plusieurs correspondances, sont parus aux éditions Verdier.

Mes Bibliothèques, paru aux éditions Interférences, est un texte à part qui ne figure pas dans les Récits de Kolyma.