Nació el 9 de Octubre de 1835 en la Rue du Jardinet (en el Barrio Latino de París). Su apellido es el nombre de un pequeño pueblo de Normandía del que procedía su familia, de origen campesino. Su padre Victor Saint-Saëns, era un funcionario público que se estableció en París y que en 1834 se casó con Clémence Collin (1809-88).
Victor murió de tuberculosis tres meses después del nacimiento de su primer y único hijo. Los médicos aconsejaron a su madre que enviara al delicado niño con una niñera a respirar los aires del campo a Corbeil, durante un período de dos años, ya que era probable que su padre le hubiera transmitido la enfermedad. (Estaban en lo cierto, ya que Camille padeció a lo largo de toda su vida afecciones pulmonares). Su madre Clémence tenía pocos medios para criarlo y recibió con agrado la oportunidad de seguir viviendo con su tía abuela, Charlotte Masson, cuando ésta enviudó.
A lo dos años y medio se sentó por primera vez frente a un pequeño piano que nadie había abierto desde hacía años: el pequeño Camille tocaba las notas una a una, cuidadosamente, hasta oírlas desaparecer, hubo que afinarlo y comenzó a practicar el piano con su tía abuela, que aunque no era profesora tenía una sólida formación musical. Le consiguieron piezas fáciles de Haydn y Mozart, ya que no quería tocar las piezas habituales de los álbumes infantiles. Comenzó también muy pronto a componer. Su primera obra fue una pieza para el piano, datada el 22 de marzo de 1839 (cuándo tenía 4 años y 7 meses), que se conserva en la Biblioteca Nacional de Francia. A los cinco años escribió su primera canción (Le Soir) y ya podía tocar sonatas sencillas al piano.
Se subió por primera vez a un escenario tocando como acompañante el piano en la Sonata para violín de Beethoven. En 1842, cuando tenía siete años, Saint-Saëns comenzó a tomar lecciones con Camille-Marie Stamaty (1811-70), un discípulo de Friedrich Kalkbrenner.
A los diez años, dio el primer concierto, debutando a la
Salle Pleybel con el
Concierto para piano núm.15 de Mozart (K. 450) en Si bemol mayor, junto con otras obras de Handel, Kalkbrenner, Hummel y Bach. Como a bis, Saint-Saëns se ofreció para interpretar una de las 22 Sonatas de Betthoven de memoria.
Músico muy dotado —fue un virtuoso pianista y también un excelente improvisador al órgano—, espíritu curioso por todo, escritor, caricaturista, gran viajero, Saint-Saëns desempeñó un papel excepcional en la renovación de la música francesa, tanto por su enseñanza —tuvo como alumnos, entre otros, a Fauré y Messager—, como, sobre todo, por su actividad en favor de la música nueva —fue uno de los fundadores de la «Société Nationale de Musique», destinada a tocar y difundir la música francesa—. Puede considerársele como un jalón esencial de la renovación que condujo a Debussy y a Ravel.
Saint-Saëns fue un intelectual multifacético. Desde pequeño se dedicó al estudio de la geología, la arqueología, la botánica y la entomología (específicamente a la rama de los lepidópteros). Con tres años ya sabía leer y escribir y con siete ya dominaba el latín. Fue también un excelente matemático. Además de la actividad musical como compositor, intérprete y crítico, se dedicó a las más variadas disciplinas, entreteniéndose en discusiones con los mejores científicos europeos y escribiendo doctos artículos sobre acústica, ciencias ocultas, escenografía teatral en la Roma Antigua e instrumentos antiguos. Fue miembro de la Sociedad Astronómica de Francia, poseía un telescopio, y proyectaba sus conciertos para que coincidieran con algunos acontecimientos astronómicos (como eclipses solares). También escribió una obra filosófica (Problemas y misterios), un volumen de poesía (
Rimes familières) y la comedia (
La crampe des écrivains), que tuvo un gran éxito.
Su extensa obra —compuso más de 400 abordando casi todos géneros musicales— es muy ecléctica, de un gran clasicismo y de una perfección a menudo un poco forzada, lo que ha motivado que se la considere demasiado académica (en Francia sobre todo). Sin embargo, a menudo es una música de gran belleza, con una gran calidad de escritura. Fue también el primer gran compositor que escribió música para el cine (para la película de Henri Lavedan
L’assassinant du Duc de Guise).Camille Saint-Saëns murió de una pulmonía el 16 de diciembre de 1921, al
Hôtel de l’Oasis, de Argel.