Estudou línguas orientais na Sorbonne, em Paris. É considerada figura central dos movimentos feminista e lésbico da França. Em 1964, publicou seu primeiro livro, o romance L'Opoponax, pelo qual recebeu o Prêmio Médicis. Ao longo da vida, Wittig escreveu outros dois romances: As guerrilheiras (1969) e O corpo lésbico (1973). Durante o Maio de 1968, se engajou com o Mouvement de Libération des Femmes (MLF). Foi uma das fundadoras dos grupos feministas Petites Marguérites, Gouines Rouges e Féministes Révolutionnaires. Em 1970, publicou, junto de Gille Wittig, Marcia Rothenburg e Namascar Shaktini, o manifesto "Combat pour la libération de la femme", no jornal L'Idiot International. Em 1976, se mudou para os Estados Unidos com sua companheira Sande Zeig. Em 1978, Simone de Beauvoir a indicou para ser editora da revista francesa Questions Féministes. Em 1980, a revista Gender Issues publicou seu artigo "The Straight Mind", precursor da Teoria Queer. Em 1986, concluiu seu doutorado na École des Hautes Études em Sciences Sociales, de Paris, sob a orientação de Gérard Genette. Sua tese, Le Chantier littéraire, só foi publicada postumamente em 2010. Desde sua chegada aos Estados Unidos até 1990 lecionou em diversas instituições, entre elas Nova York University, Universidade da Califórnia em Berkeley, Duke University e Universidade do Arizona. Em 1992, seus ensaios foram reunidos pela Beacon Press no livro The Straight Mind and Other Essays. Em 2000, seu conto "The Girl" foi transformado em filme homônimo por Sande Zeig. Wittig faleceu em 2003. Em 2004, uma conferência na Harvard University, com apoio da Yale University, prestou homenagem a sua obra e, em 2009, foi a vez da Universidade de Lyon. Seus manuscritos foram incorporados pela biblioteca Beinecke Rare Book & Manuscript Library, da Yale University.