Hijo natural de Alexandre Dumas y Marie-Catherine Labay, costurera, fue, como su padre, un autor mundialmente reconocido. En 1831, su padre le reconoció legalmente y le procuró la mejor educación posible en la institución Goubaux y la academia Bourbon. Las leyes, por aquella época, le permitieron a Dumas padre separar al hijo de su madre y la agonía de ésta inspiró a Dumas hijo en sus escritos sobre caracteres femeninos y trágicos. En casi toda su obra enfatizó el propósito moral de la literatura y, en su novela El hijo natural,(1858), expuso la teoría de que, aquél que trae un hijo ilegítimo al mundo, tiene la obligación moral de legitimizarlo y casarse con la mujer.
Además de soportar el estigma de la ilegitimidad, Dumas hijo llevaba sangre negra. Su padre era un cuarterón descendiente de un noble francés y una negra haitiana. En los internados escolares, Dumas hijo fue siempre vituperado por sus compañeros. Todas estas experiencias determinaron sus pensamientos, comportamiento y escritos. En su primer libro de poemas, Pecados de juventud (1847) denunciaba, de alguna forma, la vida disipada que llevó en su juventud, renegando de ella.
En 1844, Dumas se trasladó a Saint-Germain-en-Laye para vivir con su padre. Ese mismo año, en Paris, conoció a Marie Duplessis, una joven cortesana que inspiraría su novela romántica La dama de las camelias (1848). Adaptada como obra teatral, alcanzó tal éxito que animó a Dumas a proseguir con su carrera de dramaturgo. Se tituló, en inglés Camille y constituyó la base para la ópera de Giuseppe Verdi, La Traviata (1853). En sus obras teatrales, cargadas de enseñanzas morales, denuncia los prejuicios sociales de la época y aboga por los derechos de la mujer y los niños.
En 1864, Alexandre Dumas, hijo, se casó con la princesa Nadeja Naryschkine (más conocida como Nadine Dumas), con quien tendría una hija. Tras el fallecimiento de ésta, contrajo matrimonio con Henriette Régnier.
En el transcurso de su vida, Dumas escribió otras doce novelas y varias obras teatrales. En 1867, publicó su novela semi-autobiográfica "El caso Clemenceau", considerada por muchos como uno de sus mejores trabajos literarios.
Fue elegido miembro de la Academia francesa en 1874 pese a la oposición pertinaz de Victor Hugo. En 1894 se le concedió la Legión de Honor.
Su muerte ocurrió el 27 de noviembre de 1895 en su propiedad de Yvelines, Marly-le-Roi y fue enterrado en el cementerio de Montmartre, en París.
