Отец — Валентин Николаевич Амфитеатров, протоиерей, настоятель Архангельского собора Московского Кремля, автор получивших широкую известность «Очерков библейской истории Ветхого завета», мать — Елизавета Ивановна (урождённая Чупрова), дочь мосальского протоиерея Иоанна Филипповича Чупрова, сестра профессора А. Чупрова.

Окончил 6-ю Московскую гимназию (1881) и юридический факультет Императорского Московского университета (1885). В университете слушал лекции А. И. Чупрова, В. О. Ключевского, С. А. Муромцева и М. М. Ковалевского; лекции последнего особо впечатлили Амфитеатрова. В годы учёбы брал уроки пения у московской знаменитой певицы Александровой-Кочетовой.

С 1882 года сотрудничал в журналах «Будильник», «Осколки», где познакомился с А. П. Чеховым, в газете «Русские ведомости». Выступал как оперный певец (баритон), был зачислен в труппу Мариинского театра, учился пению в Италии, пел вторым баритоном два сезона в Тифлисе и Казани. В 1889 году оставил оперную карьеру, посвятив себя литературе и журналистике. Работал в газете «Новое обозрение» (Тифлис), где писал фельетоны, рассказы, стихотворения, библиографические и театральные рецензии под псевдонимами Ал. Амфи и S. F.

С 1891 года жил в Москве, некоторое время писал в либеральных «Русских новостях», а затем сотрудничал с газетой «Новое время» (1892—1899), где вёл популярные рубрики «Московский фельетон» и «Воскресный фельетон». В 1892 году опубликовал в бакинской газете Каспий (№ 15) статью «Антон Чехов „Дуэль“» за подписью «А. А-и»; был московским корреспондентом газеты и публиковал в ней очерки о Чехове и статьи по сравнительной мифологии славянских и мусульманских народов.

В марте 1899 года вместе с популярным журналистом В. М. Дорошевичем на деньги Мамонтова и Морозова создал газету «Россия», с 1899 по 1901 год был её фактическим редактором (формально газету возглавлял бывший сотрудник «Нового Времени» экономист Г. П. Сазонов). 13 января 1902 года в газете была опубликована первая глава романа-фельетона «Господа Обмановы» за подписью «Old Gentleman» — сатиры на царскую семью, а 14 января Амфитеатров был сослан на 5 лет в Минусинск, но к концу года, «во внимание к заслугам его престарелого отца», был переведён в Вологду и вскоре возвращён в Петербург.

До 1916 года находился в эмиграции (Франция, Италия), издавал журнал «Красное Знамя». В 1906—1907 годах был корреспондентом «Русского слова» и других газет, редактировал журнал «Современник», работал над историческими романами.

В 1916 году вернулся в Россию и возглавил отдел публицистики газеты «Русская воля», сотрудничал в газете «Петербургский листок», журналах «Нива», «Огонёк», редактировал журнал «Бич».

В феврале 1917 года за публикацию в «Русской воле» фельетона в цикле «Этюды» с криптограммой, читавшейся по первым буквам каждого слова и содержавшей жалобы на цензуру и обличение министра внутренних дел А. Д. Протопопова («усердный холоп реакции», «его власть… провокация революционного урагана»), был выслан в Иркутск, но благодаря Февральской революции не доехал до места назначения и вернулся в Петроград.

В конце 1917 года редактировал газету Совета союза казачьих войск «Вольность», в 1917—1918 годах печатал статьи, направленные против большевиков, в газетах «Петроградский голос», «Петроградское эхо», «Новые Ведомости». С ликвидацией свободной печати преподавал литературу в Педагогическом институте, в женской гимназии, переводил с итальянского для издательства «Всемирная литература». 23 августа 1921 года бежал на лодке с семьёй из Петрограда в Финляндию.

С ноября 1921 года по весну 1922 года жил в Праге, затем в Италии. Сотрудничал во многих периодических изданиях русской эмиграции: «Новая русская жизнь» (Гельсингфорс), «Руль» и его приложение «Наш мир» (Берлин), «За Свободу!», «Меч» (Варшава), «Понедельник», «Слово», «Сегодня» (Рига), «Новое Время» (Белград), «Время» (Шанхай), «Возрождение» (Париж).

Умер 26 февраля 1938 года в Леванто; похоронен там же на местном коммунальном кладбище.

Первый раз был женат на оперной певице Александре Николаевне Левицкой (1858—1947). От этого брака 26.08.1889 (или 1888) года в местечке Смела Черкасского уезда Киевской губернии родился сын Владимир (умер в Италии, в Леванто, 23 февраля 1942 года). От второго брака (с 1897), с дочерью В. Т. Соколова — Иларией Владимировной Соколовой (1871—1949) — певицей Иларией Райской, он имел сыновей: композитора и дирижёра Даниила Амфитеатрова (1901—1983), музыкантов Максима (1907—1990) и Романа (1907—?) Амфитеатровых. Внебрачная дочь от экономки — Сабина Амфитеатрова (1911—?).