Los detalles de la biografía de Plutarco se conocen de forma insuficiente. La fecha de su nacimiento no se sabe con certeza, pero habitualmente se sitúa a mediados o en la segunda mitad de los años 40 d. C.
Nació y creció en Queronea, una pequeña ciudad de historia antigua en la región de Beocia, situada a unos 100 km al noreste de Atenas. Procedía de una familia acomodada que, sin embargo, no pertenecía a la vieja aristocracia. Se señala que los miembros de la familia, además de su holgura económica, se distinguían por su cultura.
Recibió una buena educación y conocía las obras clásicas de la literatura griega. Hacia los 20 años se marchó a estudiar a Atenas, con el filósofo platónico (académico) alejandrino Amonio. Menciona que durante su formación con Amonio trabó amistad con un descendiente de Temístocles.
En los años 66-67 o 67-68 el emperador romano Nerón visitó Grecia, y Plutarco lo vio en Delfos. Tras el final de la guerra civil de los años 68-69 («el año de los cuatro emperadores») se envió a Alejandría una embajada ante el nuevo emperador Vespasiano, en cuya composición pudo hallarse también Plutarco.
Algún tiempo después de terminar sus estudios, Plutarco regresó a su Queronea natal. Este hecho lo distingue de la mayoría de los intelectuales griegos, que preferían vivir y trabajar en los grandes centros culturales. En Queronea ocupó el cargo de arconte epónimo y otras magistraturas locales. Plutarco estaba muy apegado a su Queronea y a su Beocia natales. Se considera una de las manifestaciones de su interés especial por la historia local la detallada descripción de la actividad de Lucio Licinio Lúculo en Beocia: este episodio tuvo gran importancia para Queronea, pese a su papel insignificante en la perspectiva mundial. En casa de Plutarco se reunía la juventud, a la que instruía en filosofía y otras ciencias. Aproximadamente a los cincuenta años (finales de los años 90) fue elegido uno de los dos sacerdotes vitalicios del templo de Apolo en Delfos. Por ocupar ese puesto honorífico en Delfos, Plutarco se dedicó a popularizar este santuario en sus escritos. Además, fue iniciado en los misterios de Dioniso y, posiblemente, de Isis.
Plutarco viajó mucho, sobre todo por Grecia. Visitó muchos lugares históricos, incluidas las Termópilas y Esparta, escenarios de muchas batallas señaladas. Sus observaciones se manifestaron con especial viveza en la detallada descripción de la batalla de Sila y Arquelao en Queronea en el año 86 a. C. Salió también fuera de la provincia romana de Acaya, visitando Macedonia, Creta, Italia, Egipto y Asia Menor. Estuvo en Roma varias veces: a menudo se reconstruyen dos estancias en la capital (a finales de los años 70 y a principios de los 90).
El motivo del primer viaje a Roma fue un proceso judicial con participación de beocios o delfios, aunque seguramente aprovechó la ocasión para establecer relaciones en la capital. Además de Roma, visitó otras partes de Italia, en particular el lugar de la batalla de Bedriaco. En Italia dio varias conferencias públicas de filosofía en griego antiguo. Se admite que Plutarco pudo haber interrumpido su última visita a Italia a causa de la expulsión de los filósofos por Domiciano.
Se admite que Plutarco conoció a Lucio Mestrio Floro, compañero de armas de Vespasiano, cuando formaba parte de la embajada ante el nuevo emperador, aunque pudieron conocerse también en Grecia. Floro se convirtió en patrono de Plutarco, y gracias a él el autor griego obtuvo la ciudadanía romana bajo el nombre de Lucio Mestrio Plutarco. Sus otros amigos y conocidos romanos eran también personas muy influyentes: Quinto Sosio Seneción (dos veces cónsul), Tito Avidio Quieto (cónsul sufecto, procónsul de Acaya), Gayo Avidio Nigrino, un tal Saturnino (que se identifica con el cónsul sufecto Lucio Herenio Saturnino), Gayo Minicio Fundano (cónsul sufecto, que mantuvo correspondencia con Plinio el Joven), Sextio Sila de Cartago. Entre sus conocidos romanos había también personas directamente vinculadas con la literatura y el arte: Quinto Junio Aruleno Rústico (cónsul sufecto y escritor, ejecutado por Domiciano), Julio Segundo (gran orador de finales del siglo I y maestro de Tácito), Terencio Prisco, a quien se identifica con el protector del poeta Marcial, Aufidio Modesto (probable autor de comentarios a las «Geórgicas» de Virgilio). Entre sus conocidos estaba también Filopapo, descendiente de la dinastía de los reyes de Comagene, que en el año 109 llegó a ser cónsul sufecto del Imperio romano. A sus influyentes amigos romanos Plutarco dedicó una serie de tratados filosóficos; a Quinto Sosio Seneción, las «Vidas paralelas», y al emperador Trajano, probablemente, las «Máximas de reyes y generales».
Plutarco dominaba el latín, pero, según confesión propia, solo empezó a leer libros en esa lengua en la edad madura. Reconocía que le había faltado práctica de la lengua durante sus viajes por Italia.
Los últimos años de la vida de Plutarco se conocen solo por fuentes tardías poco fiables. En un breve artículo de la enciclopedia bizantina «Suda» se comunicaba que Trajano lo revistió de la dignidad consular y le concedió una especie de derecho de veto sobre todas las acciones del gobernador de Iliria. Eusebio de Cesarea añade que en el año 119 Plutarco llegó a ser «procurador» de Acaya (Grecia). La ausencia de menciones de estos altos honores en los escritos del propio Plutarco puede explicarse tanto por la redacción más temprana de sus tratados principales como por la mayor importancia que tenía para él su lugar en el marco de la política griega tradicional.
Murió después del año 119; la fecha de su muerte suele situarse en los años 120. Según el testimonio de Artemidoro, al final de su vida estuvo gravemente enfermo. Los investigadores que dudan de la exactitud de la noticia de Eusebio de Cesarea datan su muerte en un momento posterior a la inscripción en vida en su estatua de Delfos, hecha poco después del año 117, cuando Adriano acababa de llegar al poder.