1862년 뉴욕의 유서 깊은 상류층 집안에서 태어났다. 어린 시절부터 유럽을 오가며 언어 능력을 갖추고 미술, 건축과 문학 등에 대한 안목을 키웠다. 당시 관습에 따라 학교를 다니지 않고 가정교사에게 상류층 예법에 대한 수업을 받았다. 제한적인 교육으로는 채울 수 없었던 지적 욕구와 감수성을 아버지의 커다란 서재를 가득채운 영어권, 불어권 소설과 시를 탐독하며 키워갔다. 16세에 시집 『운문』을 냈고, 상류 사회의 예법을 비꼬는 중편을 쓰기도 했다.
1885년 23세의 나이에 13세 연상인 에드워드 로빈스 워튼과 결혼한 후 상류층 부인의 풍요롭고 안정적인 생활에 만족할 수 없었던 워튼은 창작에 몰두하여 1890년대에 <스크라이브너스> 잡지에 단편을 기고했고, 1905년 『기쁨의 집』을 발표하여 문단의 이목을 끌고 대중적 인기를 누리게 되었다. 이 시기에 작가로서의 대성공과 개인 생활의 혼란이 엇갈리며 심리적 갈등을 겪었다. 휴양을 위해 유럽으로 이주한 후 집필 활동을 계속해 1911년 비극적인 사랑 이야기 『이선 프롬』으로 다시 큰 인기를 누린다. 불안정한 결혼 생활은 결국 1913년 이혼으로 마무리되었다.
1차 세계 대전 시기에는 헌신적인 인도주의적 활동으로 벨기에와 프랑스에서 훈장을 받았다. 이후 프랑스 남부에 정착하였고, 뉴욕 상류 사회를 내밀하게 그려낸 『순수의 시대』로 1921년 소설 부문 퓰리처상을 여성 최초로 수상했다. 워튼은 당대 최고의 지성인들과 사상을 교류하고 토론을 즐겼으며, 특히 헨리 제임스와는 평생 친구로 지냈다. 1937년에 사망하기까지 쉼 없이 집필 활동을 하였고, 병상에 들어서도 펜을 놓지 않았다고 한다. 14편이 넘는 장편 및 중편 소설과 85편의 단편 소설을 비롯해 시와, 건축, 조경 등에 대한 비소설 부문 등 모든 작품과 미완성 원고는 워튼에게 여성 최초로 명예박사학위를 수여했던 예일대에 기증하였다.