1999年「夜空に、満天の星」（『AD2015隔離都市　ロンリネス・ガーディアン』と改題して刊行）で第1回ファミ通えんため大賞に佳作入選。以降、ゲームなどのノベライズと並行してオリジナル小説を発表。2003年開始の〈GOSICK〉シリーズで多くの読者を獲得し、さらに04年に発表した『推定少女』『砂糖菓子の弾丸は撃ちぬけない』が高く評価される。05年に刊行した『少女には向かない職業』は、初の一般向け作品として注目を集めた。“初期の代表作”とされる『赤朽葉家の伝説』で、07年、第60回日本推理作家協会賞を、08年、『私の男』で第138回直木賞を受賞。著作は他に『ブルースカイ』『少女七竈（ななかまど）と七人の可愛そうな大人』『青年のための読書クラブ』『荒野』『ファミリーポートレイト』『製鉄天使』『道徳という名の少年』『伏』など。エッセイ集に《桜庭一樹読書日記》シリーズなどがある。