Egy szegény takácsmester tizennegyedik gyermekeként látta meg a napvilágot a szászországi Ernstthalban. A család szó szerint nyomorgott, néha napokig éheztek, a gyerekek közül csak öt érte meg a felnőttkort. May kiskorában farkasvakság miatt időlegesen megvakult, az élénk fantáziájú kisfiút ebben az időszakban csak nagymamája meséi kapcsolták össze a külvilággal. Látása visszanyerése után falta a kalandregényeket, különösen Monte Cristo grófja és a Christian Vulpius teremtette haramiavezér, Rinaldo Rinaldini alakja nyűgözte le. May később azt írta:
"A kalandokkal teli, romantikus világot csak az tudja megérteni, aki egyszer látott, megvakult, majd visszanyerte szeme világát. Ez a forrása mindennek, ami dicséretes, és mindennek, ami elítélendő bennem".
Apja fiából akarta kicsikarni mindazt, amit ő nem tudott elérni, ehhez a legjobb módszernek a testi fenyítést és az olyan céltalan feladatokat találta, mint egész könyvek lemásolása. May tanítói diplomát szerzett, de nem sok időt töltött ezen a pályán: egy kollégája zsebórájának ellopása miatt tömlöcbe került, ahonnan néhány hét múlva kiszabadult, de a tanítói engedélyét elvették. Ezután magántanítványok szerzésével, színészettel, meseírással próbálkozott, de pénzre csak lopásokkal, szélhámosságokkal tudott szert tenni. Többszörös visszaeső bűnösként hosszú éveket töltött fegyintézetekben, első regényeit a rács mögött, a börtönlelkész biztatására kezdte írni.
1874-ben hátat fordított addigi életének, hazaköltözött és keresztapjánál kezdett kovácssegédként dolgozni. Néhány hónappal később megjelent első regénye, amelynek fő motívuma a vakság és az abból való kigyógyulás volt. A kiadó egy drezdai újságnál szerkesztői állást szerzett neki, további írásait is publikálta, May életében először rendelkezett biztos megélhetéssel. Pályája kezdetén humoros falusi történeteket és érzelgős ponyvaregényeket írt, első kalandregényeinek színhelye a Közel-Kelet, a Balkán és Afrika volt. Történeteinek ideális helyszínére az amerikai Vadnyugaton lelt rá: kiskorától foglalkoztatták az Újvilágból hazatérő felnőttek beszámolói,
a végső lökést 1890-ben kapta meg, amikor megnézte a Vadnyugat hőse, Buffalo Bill utazó cirkuszának drezdai előadását.
Ezt a messzi tájat nem járta be, útirajzokra, földrajzi könyvekre és persze határtalan képzelőerejére támaszkodva alkotott, mégis olyan élethű leírásokat adott, hogy olvasói elhitték, saját élményeit beszéli el.
Leghíresebb regénye, a Winnetou 1893-ban jelent meg, igaz, az indián főnök és Old Firehand alakja már egy 1875-ös írásában feltűnt. A Winnetou két főhőse a bölcs indián harcos, Winnetou és a német származású, bátor Old Shatterhand, akinél kiválóbb nyomkereső és céllövő az egész Vadnyugaton nincs, kivéve persze Winnetout. Ő az író egyik énhőse: éppen olyan, amilyen May maga szeretett volna lenni. Az író sikerei csúcsán az olvasók előtt is eljátszotta kitalált regényhősei szerepét, Old Shatterhand öltözetében mesélt el személyesen soha meg nem élt kalandokat, és drezdai otthonának is a Villa Shatterhand nevet adta. Jóllehet a kritikusok plágiummal is megvádolták, sematikusnak és sekélyesnek bélyegezték, az olvasók egyáltalán nem törődtek ezzel. Sikere máig töretlen, hiszen idealizált, bátor, nagylelkű és makulátlan jellemű hőseivel könnyen lehet azonosulni.
Az utolsó indiánkönyv című antológiához a PIM 79 kortárs magyar szerzőt kért fel, hogy prózában vagy versben reflektáljanak arra, mit jelentett nekik az indián egykor, és mit jelent ma, felnőttként.
May hosszabb útra 1899-ben vállalkozott először, amikor Egyiptomba és Szumátrára utazott, két évvel később a doktori címet szívesen használó, de erre addig nem jogosult író a chicagói egyetem tiszteletbeli doktora lett. Indiántörténeteinek színhelyére, az Egyesült Államokba először és utoljára 1908-ban jutott el, de az addigra már nem is annyira Vadnyugatot nem járta be, megállt Buffalo városánál. Indiánregényei és európai népszerűsége ellenére a tengerentúlon nem vívott ki túl nagy figyelmet.
Francia kortársához, Jules Verne-hez hasonlóan ő is a kissé félreismert szerzők körébe tartozik, hiszen egyikük sem ifjúsági olvasmánynak szánta műveit. 1912. március 30-án elismert és gazdag íróként halt meg, de a sikert mégsem élvezhette maradéktalanul, nem tudott megszabadulni múltjának árnyaitól, irigyei rendre felhánytorgatták fiatalkori botlásait.
Utóélete annyira kalandos, mint történetei. A nácik idején számos művét antiszemita felhangokkal írták át, nagy rajongója volt maga Adolf Hitler is. Ellenhatásként a kommunista NDK-ban szabályszerű indexre került, őt "sovinisztának", műveit ponyvairodalomnak bélyegezték, a keletnémet fiatalok Winnetou kalandjait csak a nyugati rokonok által becsempészett könyvekből ismerhették meg. Az NDK-ban csak születésének 140. évfordulóján, 1982-ben rehabilitálták, attól kezdve viszont könyvei több százezres példányszámban jelentek meg, és sorra levetítették az NSZK-ból importált May-féle indiánfilmeket is.
Műveit több mint 30 nyelvre fordították le, 200 milliónál több példány fogyott belőlük (a fele német nyelven), ezzel ő a legolvasottabb német író. Regényeit, amelyeken nemzedékek nőttek fel, számtalanszor megfilmesítették, a Winnetou címszóként szerepel a német nyelv nagyszótárában. Drezdához közeli, radebeuli otthona, a Villa Shatterhand és szülőháza is múzeumként várja a látogatókat. A múzeumban sokáig amerikai őslakos skalpokat is kiállítottak, ezeket aztán a csipévák tiltakozásának hatására eltávolították, és visszaadták az Egyesült Államoknak.