Modenese, dopo aver interrotto gli studi di giurisprudenza, studia con Alain Ducasse nel suo Le Louis XV a Montecarlo in uno stage di alcuni mesi. Dopo aver proseguito la formazione a New York, nel 1995 rientra a Modena e rileva una trattoria tradizionale nel cuore della città, l'Osteria Francescana. Nel 2000 lo chef catalano Ferran Adrià invita Bottura nel proprio ristorante El Bulli in Spagna, dove apprende le basi della cucina molecolare. Bottura propone una cucina di alto profilo creata mediante una rielaborazione moderna dei piatti e delle materie prime tradizionali. Nel 2012 conquista la terza stella Michelin. Nel 2013 partecipa all'Anno della Cultura Italiana negli Stati Uniti. Il 3 marzo 2014 riceve il White Guide Global Gastronomy Award. È uno dei 10 direttori del centro di formazione Basque Culinary Center. E’ considerato uno dei migliori e più famosi chef del mondo.