Issu d'une famille protestante de vieille souche, il entra en 1867 à l'Ecole navale et fut nommé en 1870, l'année de la mort de son père. Il découvrit d'abord la mer du Nord et la Baltique, aborda ensuite à l'île de Pâques et à Tahiti, puis séjourna, en 1876, à Istanbul, où il s'éprit de la belle Hakidjé, l'Asiyadé de son premier roman, paru en 1879.
Il fut promu lieutenant en 1881 et publia la même année Le Roman d'un spahi, que suivirent l'idylle polynésienne Le Mariage de Loti (1882) et Mon Frère Yves (1883), histoire d'un marin qui parvient à tenir en échec son ivrognerie héréditaire.
Il fit avec distinction la campagne du Tonkin, mais se mit à dos le ministère Ferry en décrivant dans Le Figaro les atrocités commises au moment de la prise de Hué. Après une brève sanction, il fut renvoyé en Extrême-Orient et fit un mois d'escale à Nagasaki.
Son succès grandit avec Pêcheur d'Islande (1886) et Madame Chrysanthème (1887), qui contribuèrent à renforcer la réaction contre le naturalisme. A partir de 1888, il obtint de nombreux congés pour des voyages personnels et renonça presque totalement à l'agencement de fictions, préférant publier telles quelles ses impressions du Maroc, de l'Egypte, de la Terre Sainte: citons Au Maroc (1890), Vers Ispahan (1904), Un pèlerin d'Angkor (1912).
Après avoir commandé, de 1891 à 1895, une canonnière stationnée sur la Bidassoa, il participa, en 1900, à la guerre de Chine contre les Boxers et fut promu capitaine de vaisseau en 1906. Admis à la retraite, il demanda à servir en 1914 et fut appelé l'année suivante.
Dans un de ses derniers livres, il dénonça L'Horreur allemande (1918). Candidat à l'Académie française en même temps que Zola, il fut élu en mai 1891 et reçu en avril 1892