Bartók blev født i Nagyszentmiklós, Ungarn (nu Sânnicolau Mare, Rumænien). Han begyndte at studere klaver i en tidlig alder og viste stort talent. Han studerede senere på Det Kongelige Musikakademi i Budapest, hvor han mødte Zoltán Kodály, som ville blive hans livslange ven og samarbejdspartner.
I begyndelsen af 1900-tallet begyndte Bartók at rejse rundt i Ungarn og andre dele af Østeuropa og samle folkesange. Han var fascineret af folkemusikkens mangfoldighed og dens potentiale til brug i klassisk musik. Bartóks folkemusik-inspirerede kompositioner omfatter de rumænske danse (1915), de ungarske skitser (1913-1918) og koncerten for orkester (1943).
Udover sin folk-inspirerede musik skrev Bartók også adskillige abstrakte værker, såsom strygekvartetterne nr. 1-6 og Sonaten for to klaverer og slagtøj. Disse værker er karakteriseret ved deres komplekse rytmer, dissonante harmonier og brug af usædvanlige instrumentelle kombinationer.
Bartók var også en begavet pianist og opførte sine egne værker i hele Europa og USA. Han underviste også i klaver og komposition ved Budapest Academy of Music og Curtis Institute of Music i Philadelphia.
Bartók døde i New York City i 1945 i en alder af 64. Han efterlod sig en arv af indflydelsesrig musik, som fortsat bliver fremført og nydt af publikum over hele verden.