Filho do engenheiro Eurico da Costa Coutinho e de Adalgisa Pinheiro dos Santos Coutinho. Fez o curso primário em escola pública, o secundário no Ginásio N. S. da Vitória, dos Irmãos Maristas, e os preparatórios no Colégio da Bahia. Diplomou-se em Medicina, em 1931, mas não seguiu a carreira médica, entregando-se ao ensino de Literatura e História no curso secundário, sendo chamado, em 1941, a compor o corpo docente da Faculdade de Filosofia da Bahia. Casou-se, em 1935, com Vanda Sena de Faria, com quem teve dois filhos: Eduardo de Faria Coutinho, professor catedrático de Literatura Comparada na Faculdade de Letras da UFRJ, e Maria da Graça Coutinho de Góes, escultora.

Em 1942, foi para os Estados Unidos, convidado para exercer o cargo de redator-secretário da revista Seleções do Reader’s Digest, em Nova York, permanecendo no posto por cinco anos. Durante esse tempo, freqüentou cursos na Universidade de Columbia e em outras universidades norte-americanas, aperfeiçoando-se em crítica, história literária e Barroco, com mestres europeus e americanos. Em 1947, de regresso ao Brasil, fixou-se no Rio de Janeiro. Foi nomeado catedrático interino do Colégio Pedro II, na cadeira de Literatura. Efetivou-se na cadeira por concurso, em 1951, com tese sobre o Barroco, de grande repercussão. Também naquele ano fundou, e regeu desde então, na Faculdade de Filosofia do Instituto Lafayette, a cadeira de Teoria e Técnica Literária, primeira iniciativa do gênero no Brasil.

Em 1948, inaugurou, no Suplemento Literário do Diário de Notícias, a seção "Correntes Cruzadas", que manteve até 1961, debatendo problemas de crítica e teoria literária, educação e ensino. Desde então, tem colaborado na imprensa e em revistas literárias, do país e do estrangeiro. Dirigiu a revista Coletânea (1951-1960). Divulgou os critérios de análise estético-literária formulados pelo New Criticism norte-americano.

Em 1952, foi encarregado pelo prof. Leonídio Ribeiro, diretor do Instituto Larragoiti, de planejar e dirigir a publicação de uma história literária, A literatura no Brasil, com a colaboração de uma equipe de especialistas. A obra foi publicada, em quatro volumes, de 1955 a 1959, sendo ampliada para seis volumes na edição de 1968-71, revista e atualizada em 1986.

Em 1958, fez concurso para livre docente da cadeira de Literatura Brasileira na Faculdade Nacional de Filosofia da Universidade do Brasil, hoje UFRJ, conquistando o título de Doutor em Letras Clássicas e Vernáculas. Em 1963, após a aposentadoria de Alceu Amoroso Lima, foi nomeado professor catedrático interino de Literatura Brasileira. Em 1965, após concurso, foi nomeado catedrático efetivo. Designado, a seguir, para separar o ensino de letras da Faculdade de Filosofia, criou a Faculdade de Letras da UFRJ, que instalou e organizou pedagogicamente. Em 1968, foi nomeado Diretor da Faculdade de Letras UFRJ, permanecendo no cargo até aposentar-se, em 1980. A ele é devida a criação da Biblioteca da Faculdade de Letras, reconhecida como a melhor do gênero no Rio de Janeiro, bem como lhe é devido o alto nível dos cursos de pós-graduação na área de Letras, dos quais foi coordenador.

Nas décadas de 1960 e 1970, realizou inúmeras viagens para o exterior, como professor visitante em universidades dos Estados Unidos, da Alemanha e da França, também com o intuito de ampliar os estudos brasileiros nas universidades visitadas.

Durante os seus anos de pesquisa, magistério e militância literária, construiu uma vasta biblioteca particular, que se tornou a base para a criação, em 1979, da Oficina Literária Afrânio Coutinho (OLAC), destinada a promover estudos na área da literatura, ministrar cursos e conferências, e receber escritores nacionais e estrangeiros. Coordenou a elaboração da Enciclopédia de Literatura Brasileira, publicada em 1990.

Por sua atividade literária, recebeu a Medalha Anchieta, da Secretaria da Educação do Rio de Janeiro (1954); o Prêmio Paula Brito (1956); o Prêmio Nacional do Livro (ensaio), por sua obra A tradição afortunada; o Prêmio Golfinho de Ouro (1980).

Foi membro do Instituto Histórico e Geográfico da Bahia, da Academia de Letras da Bahia, da Sociedade de Estética dos Estados Unidos, da União Brasileira de Editores e da Academia Brasileira de Educação. Doutor Honoris Causa pela Universidade Federal da Bahia e Professor Emérito da Universidade Federal do Rio de Janeiro.

OBRAS: Daniel Rops e a ânsia do sentido novo da existência, ensaio (1935); O humanismo, ideal de vida, ensaio (1938); L’Exemple du métissage, in L’Homme de couleur, ensaio (1939); A filosofia de Machado de Assis, crítica (1940); Aspectos da literatura barroca, história literária (1951); O ensino da literatura, discurso de posse na cátedra de Literatura do Colégio Pedro II (1952); Correntes cruzadas, crítica (1953); Da crítica e da nova crítica (1957); Euclides, Capistrano e Araripe, crítica (1959); Introdução à literatura no Brasil, história literária (1959); A crítica (1959); Machado de Assis na literatura brasileira, crítica (1960); Conceito de literatura brasileira, ensaio (1960); No hospital das letras, polêmica (1963); A polêmica Alencar-Nabuco, história literária (1965); Crítica e poética, ensaio (1968); A tradição afortunada, história literária (1968); Crítica & críticos (1969); Caminhos do pensamento crítico, ensaios (1974); Notas de teoria literária, didática (1976); Universidade, instituição crítica, ensaio (1977); O erotismo na literatura: o caso Rubem Fonseca, crítica (1979); Evolução da crítica literária brasileira, história literária (1977); Tristão de Athayde, o crítico, crítica (1980); O processo da descolonização literária, história literária (1983); As formas da literatura brasileira, ensaio (1984); Reformulação do currículo de Letras, educação (1984); Impertinências, artigos e ensaios (1990); Do Barroco, ensaios (1994).

OBRAS ORGANIZADAS: Memórias de um sargento de milícias, de Manuel Antônio de Almeida (s.d.); Os retirantes, de José do Patrocínio (s.d.); Cabocla, de Ribeiro Couto (1957); A literatura no Brasil, 4 vols. (1955-59), 6 vols. (1968-71 e 1986); Obra completa de Jorge de Lima (1959); Obra completa de Machado de Assis, 3 vols. (1959); Brasil e brasileiros de hoje, biografias (1961); Romances completos de Afrânio Peixoto (1962); Obra completa de Carlos Drummond de Andrade (1964); Estudos literários de Alceu Amoroso Lima (1966); Obra completa de Euclides da Cunha, 2 vols. (1966); Obra poética de Vinicius de Morais (1968); Obra crítica de Araripe Júnior, 5 vols. (1958-1966); Cruz e Sousa (1975); Obras de Raul Pompéia, 10 vols. 1981-1985; Enciclopédia de Literatura Brasileira, 2 vols. (1990). Para a coleção Fortuna Crítica, organizou os volumes Carlos Drummond de Andrade (1977); Graciliano Ramos (1977); Cassiano Ricardo (1979); Manuel Bandeira (1980). Além de colaboração em jornais, desde 1934, escreveu inúmeros artigos para revistas especializadas.