Narodil se jako jediné dítě Jessie a Patricka Croninových. Otec pracoval jako pojišťovací agent a obchodní cestující. Poté, co otec zemřel na tuberkulózu, se přestěhovali k matčiným rodičům do Dumbartonu. Později přesídlili do Glasgowa, kde po absolvování St. Aloysius' College získal v roce 1914 díky svým schopnostem stipendium na studium medicíny na místní University of Glasgow. Studia přerušil v akademickém roce 1916/17, kdy sloužil jako lékař u vojenského námořnictva. Bakalářský titul obdržel v roce 1919, v dalších šesti letech potom zvyšoval stupeň svého lékařského vzdělání. V roce 1921 se oženil s Agnes Mary Gibsonovou, se kterou se seznámil na univerzitě. Manželka, také lékařka, mu pomáhala při výzkumu, pracovala v lékárně a jako asistentka v jeho londýnské praxi. Narodili se jim tři synové, Vincent, Patrick a Andrew. V roce 1930 nastoupil Cronin kvůli chronickému dvanácterníkovému vředu na nucenou dovolenou, na které napsal během tří měsíců svůj první román Hrad mistra kloboučníka. Rukopis byl rychle přijat prvním osloveným nakladatelem, od té doby se Cronin plně věnoval spisovatelské profesi a k lékařské kariéře se již nevrátil. V roce 1939 se v souvislosti s filmováním jeho děl přestěhoval s rodinou do Spojených států, kde strávili s přestávkami následující desetiletí. Od poloviny 50. let se vrátili do Evropy do švýcarského Lucernu a Montreux, kde Cronin pokračoval ve své plodně spisovatelské činnosti a kde v roce 1981 zemřel.