Rođen je kao najstariji sin Frana Gundulića i Džive Gradić. Obitelj Gundulić bila je poznata još u 13. stoljeću, a njezini su članovi, kao pripadnici aristokracije, obavljali različite državno-administrativne poslove u Dubrovniku i okolici, piše HRT.  

Obrazovao se u Dubrovniku, gdje su mu, uz ostale, učitelji bili Toskanac Camillo Camilli, koji je dopunio Tassov Oslobođeni Jeruzalem, te svećenik Petar Palikuća, koji je na hrvatski preveo Život Karla Borromea. Nakon završetka školovanja, 1608. postaje član Velikoga vijeća. Nastavljajući obiteljsku tradiciju, obavljao je više državno-administrativnih službi u Dubrovniku i okolici - dva je puta bio knez u Konavlima (1615. i 1619.), a u Dubrovniku je uglavnom obavljao pravničke poslove. Godine 1634. postaje senator, a 1638. član Maloga vijeća. 

Književni rad Gundulić je počeo pisanjem drama u stihu i vjerojatno pjesama. U predgovoru svoje prve tiskane knjige Pjesni pokorne kralja Davida (Rim, 1621.). Gundulićeve drame većinom su bili prijevodi s talijanskoga ili scenske adaptacije pripovjednih djela, obrađivale su poznate mitološke i književne teme, a uključivale su glazbu, balet i bogatu scenografiju. Na njima se temelji tradicija dubrovačke barokne drame oslonjene na libreto rane talijanske opere. 

Godine 1622. u Veneciji izlazi prvo izdanje religiozne poeme/baroknog plača Suze sina razmetnoga, koja predstavlja inovaciju u vrstovnom sastavu starije hrvatske književnosti. Dramom u stihu metaforički nazvanom Dubravka (prvi put izvedena 1628.) Gundulić se vraća kazalištu. U posljednjem desetljeću života Gundulić stvara Osmana, svoje najvažnije djelo. Osman je povijesno-romantični ep u 20 pjevanja (nedostaju 14. i 15.) nastao pod utjecajem Tassova epa Oslobođeni Jeruzalem. 

Živio je mirno i povučeno, zbog čega su mu suvremenici dali nadimak Mačica (značenje: Mačkica). Godine 1628. oženio se Nikom Sorkočević s kojom je imao tri sina. Umro je u Dubrovniku nakon dvotjedne bolesti; pretpostavlja se da je uzrok smrti bila upala porebrice. Budući da je umro u 49. godini, nije imao prigodu biti izabran za kneza Dubrovačke Republike (knez nije smio biti mlađi od 50 godina).