1951년 이시가와 현 가나자와 시에서 태어났다. 세이케이대학 법학부를 졸업하고, 광고회사에서 편집일을 하다 24살의 이른 나이에 결혼을 한다. 그러나 소설가가 되고자 하는 꿈은 쉬 사라지지 않았고, 시나리오 학교에 다니며 꾸준히 글쓰기를 갈고 닦는다.

1993년, 고독한 여성 탐정 무라노 미로의 삶을 그린 《얼굴에 흩날리는 비》로 제39회 에도가와 란포상을 수상하면서 데뷔, 작가로서 화려한 첫 발을 내디뎠으며 하드보일드 문학사에 길이 남을 캐릭터를 탄생시킨다. 이후 무라노 미로가 등장하는 시리즈를 연달아 발표하여 독자들의 뜨거운 사랑을 받았다. ‘일본 여성 하드보일드의 위대한 시작점’이라는 찬사를 받은 ‘무라노 미로 시리즈’는 영화로도 만들어져 흥행에 성공한 《천사에게 버림받은 밤》, 미로의 아버지 젠조의 젊은 시절을 그린 《물의 잠, 재의 꿈》과 단편집 《로즈가든》을 거쳐, 2002년 《다크》의 출간으로 화려한 마침표를 찍었다.

사건의 발생, 그리고 해결이라는 기존 탐정소설의 패턴에서 과감히 벗어나 ‘무라노 미로라는 한 사람의 여성이 시대와 호흡하는 이야기’를 쓰고 싶었다는 여성 작가 기리노 나쓰오. 실제로 그녀가 써낸 ‘무라노 미로 시리즈’는 사회의 어두운 단면들을 드러내 독자에게 현실이라는 이름의 또 다른 지옥을 보여준다.

기리노 나쓰오는 상복이 많은 작가이기도 하다. 대표적인 수상작으로, 1998년 일본추리작가협회상을 수상했고 영어로도 번역되어 기리노 나쓰오를 일본인 최초로 에드거상 후보에 올려놓은 《아웃》, 나오키상 수상작인 《부드러운 볼》, 이즈미 교카 문학상을 수상한 《그로테스크》, 시바타 렌자부로상을 수상한 《잔학기》, 후진코론 문예상을 수상한 《다마모에》, 다니자키 준이치로상을 수상한 《도쿄섬》, 무라사키 시키부 문학상을 수상한 《여신기》 등이 있다.