Scrittore statunitense di thriller. Laureatosi in ingegneria nel 1980 comincia a lavorare presso la redazione di alcuni giornali. Nel 1986 produce un reportage insieme ad altri due giornalisti intervistando i sopravissuti di un disastro aereo. Il loro lavoro viene candidato per il Premio Pulitzer. In seguito a questa esperienza Connelly trova impiego come giornalista criminologo al "Los Angeles Times".
Aveva deciso di diventare scrittore di thriller già ai tempi dell'università dopo avere scoperto i romanzi di Raymond Chandler e ha sfruttato gli anni passati da giornalista per studiare da vicino il lavoro della polizia e lo svilupparsi delle indagini che seguivano i delitti di cui si occupava.
La maggior parte dei suoi libri riguarda le indagini di un detective del Dipartimento di Polizia di Los Angeles, Hieronymus "Harry" Bosch: il suo nome è lo stesso del famoso pittore olandese, di cui la madre del detective era affascinata. Connelly è particolarmente attento a far emergere l'evoluzione psicologica del suo protagonista, al di là degli stereotipi narrativi del genere "hard boiled". Molti dei libri di Connelly sono ambientati a Los Angeles.
Dal libro Debito di sangue è stato tratto l'omonimo film diretto da Clint Eastwood. Con molta ironia lo scrittore, in un romanzo successivo Il buio oltre la notte, ha fatto commentare causticamente il film ai suoi stessi personaggi, in un piacevole intreccio tra realtà e finzione.
I suoi libri sono stati tradotti in 31 lingue diverse; in Italia sono editi da Piemme.