Родился 15 апреля 1933 года в Ленинграде, где его отец Натан Залманович Стругацкий был только что назначен научным сотрудником Государственного Русского музея. Мать Бориса, Александра Ивановна Литвинчёва, была учительницей, преподавала русскую литературу в той же школе, где учился Борис, после войны удостоена звания «Заслуженный учитель РСФСР» и награждена орденом «Знак Почёта».
Во время Великой Отечественной войны семья Стругацких оказалась в осаждённом Ленинграде, причём из-за болезни Бориса в январе 1942-го Аркадий и Натан Залманович Стругацкие отправились в эвакуацию одни; отец умер от истощения в дороге в Вологде. Только в 1943 году старшему брату Аркадию удалось вывезти мать и брата Бориса в посёлок Ташла Оренбургской (тогда - Чкаловской) области.
В Ленинград они вернулись в 1945 году.
В 1950-м Борис окончил школу с серебряной медалью и собирался поступать на физический факультет ЛГУ, однако принят не был. Тогда подал документы на математико-механический факультет ЛГУ, который окончил в 1955 году по специальности «астроном». В 1951-м проходил летнюю практику перед вторым курсом в Алма-Атинской обсерватории при Академии наук Казахской ССР в секторе астроботаники, организованном академиком Г. А. Тиховым для развития исследований по прогнозированию возможности существования жизни на других планетах Солнечной системы.
После окончания университета поступил в аспирантуру Пулковской обсерватории, однако не защитил диссертацию, тема которой оказалась раскрыта ещё в 1942 году за рубежом. Затем работал на счётной станции Пулковской обсерватории инженером-эксплуатационником по счётно-аналитическим машинам.
В 1960-м принял участие в геодезической и астроклиматической экспедиции на Кавказе в рамках программы поиска места для установки Большого телескопа АН СССР.
С 1964 года - профессиональный писатель, член Союза писателей СССР.
Ещё несколько лет проработал в Пулковской обсерватории на полставки.
С 1972 года - руководитель Ленинградского семинара молодых писателей-фантастов, который впоследствии стал известен как «семинар Бориса Стругацкого».
В 1974 году привлекался КГБ в качестве свидетеля по делу Михаила Хейфеца, которому инкриминировали ст. 70 УК РСФСР (антисоветская агитация и пропаганда).
Учредитель премии «Бронзовая улитка». С 2002 года главный редактор журнала «Полдень. XXI век».
Был женат на Аделаиде Андреевне Карпелюк, дочери генерал-майора А. И. Карпелюка, с которой познакомился в студенческие годы во время учёбы в ЛГУ. Сын Андрей (родился в 1959 году).
Борис Натанович был известен как страстный филателист, что нашло отражение в его творчестве.
После тяжёлой и продолжительной болезни (лимфосаркома) Борис Натанович Стругацкий скончался 19 ноября 2012 года в Санкт-Петербурге. В соответствии с завещанием писателя его тело было кремировано, и 5 апреля 2014 года прах его и его супруги был развеян над Пулковскими высотами.