Grande amico e collaboratore del suo celebre connazionale Jorge Luis Borges, l'opera di Bioy Casares si segnala per la complessità della sua prosa, caratterizzata dal sapiente amalgama di realismo, fantastico, fantascienza e orrore.
Bioy Casares nacque a Buenos Aires, nipote di un ricco proprietario terriero e produttore caseario. Scrisse la sua prima storia ("Iris y Margarita") all'età di 11 anni.
La più nota delle opere di Adolfo Bioy Casares è il romanzo L'invenzione di Morel (La invención de Morel), da cui sarà tratto l'omonimo film. La storia mescola realismo, fantasy, fantascienza e terrore. Il primo racconto di Bioy Casares apparso in Italia fu L'altro labirinto, di genere fantascientifico, e comparve sul n. 6 (maggio-giugno 1964) della rivista Futuro.
A Bioy Casares sono stati conferiti numerosi premi e riconoscimenti, fra cui il Gran Premio de Honor della SADE (la Società Argentina degli Scrittori, 1975) e il Premio Miguel de Cervantes (concessogli nel 1991 ad Alcalá de Henares). Nel 1981 è stato inoltre insignito della più prestigiosa onorificenza francese, la Légion d'honneur e, nel 1986, ha ottenuto il titolo di cittadino onorario di Buenos Aires.
Bioy Casares e Borges furono presentati nel 1932 a Victoria Ocampo, la cui sorella, Silvina Ocampo, sposò Bioy Casares nel 1940. Nel 1954 adottarono Marta, la figlia che Bioy Casares aveva avuto da un'altra donna. Marta morirà nel 1994 in un incidente automobilistico, tre settimane dopo la morte di Silvina Ocampo, lasciando tre bambini.
Il patrimonio di Silvina Ocampo e Adolfo Bioy Casares fu accordato da un tribunale di Buenos Aires a un altro figlio, Fabián Bioy - nato da un'altra relazione di Adolfo Bioy Casares - poco prima che morisse, all'età di 40 anni, nel febbraio del 2006.
La invención de Morel, 1940 (L'invenzione di Morel, trad. di Livio Bacchi Wilcock, Bompiani, Milano, I° ed. 1966; trad. di Francesca Lazzarato, Sur, Roma, 2017)
Plan de evasión, 1945 (Piano di evasione, trad. di Gianni Guadalupi, Bompiani, Milano, 1969; Lucarini, Roma, 1989; trad. di Romana Petri, Cavallo di Ferro, Roma, 2009)
El sueño de los héroes, 1954 (Il sogno degli eroi, trad. di Livio Bacchi Wilcock, Bompiani, Milano, 1968)
Diario de la guerra del cerdo (1969) (Diario della guerra al maiale, trad. di Livio Bacchi Wilcock, Bompiani, Milano, 1971; trad. di Anna Devoto, Giunti, Firenze, 1997; trad. di Romana Petri, Cavallo di ferro, Roma, 2007)
Dormir al Sol (1973) (Dormire al sole, trad. di Francesco e Lina Tentori Montalto, Torino, Einaudi, Torino, 1979)
La aventura de un fotógrafo en La Plata, 1985 (L'avventura di un fotografo a La Plata, trad. di Elena Clementelli, Editori riuniti, Roma, 1987)
Invasión 1969 Sceneggiatura del film omonimo insieme al regista del film Hugo Santiago
Seis problemas para don Isidro Parodi, 1942 (Sei problemi per don Isidro Parodi, trad. di Vanna Brocca, Palazzi, Milano, 1971; Editori riuniti, Roma, 1978; Studio Tesi, Pordenone, 1990; trad. di Lucia Lorenzini, Adelphi, Milano, 2012)
Un modelo para la muerte, 1946 (Un modello per la morte, trad.di Vanna Brocca, Palazzi, Milano, 1972; Editori riuniti, Roma, 1980; Studio tesi, Pordenone, 1991)
Cuentos breves y extraordinarios, 1955 (Racconti brevi e straordinari, trad. di Gianni Guadalupi, Franco Maria Ricci, Parma, 1973; trad. e cura di Tommaso Scarano, Adelphi, Milano, 2020)
Libro del cielo y del infierno, 1960 (Cielo e inferno, trad. di A. Porta e M. Ravoni; Franco Maria Ricci, Parma, 1972; Libro del cielo e dell'inferno, a cura di Tommaso Scarano, Adelphi, Milano, 2011)
Crónicas de Bustos Domecq, 1967 (Cronache di Bustos Domecq, trad.di Francesco Tentori Montalto, Einaudi, Torino, 1975)
Los mejores cuentos policiales, 1972 (I signori del mistero. Antologia dei migliori racconti polizieschi, Editori riuniti, Roma, 1982; Studio tesi, Pordenone, 1991)
Nuevos cuentos de Bustos Domecq, 1977 (Nuovi racconti di Bustos Domecq, trad. di Tilde Riva, Franco Maria Ricci, Parma, 1977; Mondadori, Milano, 1991)