Юрий Сергеевич Рытхэу родился 8 марта в поселке Уэлен Чукотского национального округа в семье охотника. Окончил семилетку и ушел из родного села. По возрасту он не попал в число тех, кто был командирован в Институт народов Севера, и решил самостоятельно добраться до Ленинграда, чтобы продолжать образование. Начался его долгий, продолжавшийся несколько лет, путь в Ленинград. Надо было зарабатывать на жизнь и на проезд. Он плавал матросом по Берингову морю, ходил в горы с геологической экспедицией в качестве рабочего, участвовал в зверобойном промысле, был грузчиком гидробазы. Долгий путь дал будущему писателю бесценный опыт жизни. Когда пришло время получать паспорт, Рытхэу пошел к знакомому геологу и попросил у него имя и отчество (у чукчей не было традиции отчества и фамилии). Так он стал Юрием Сергеевичем, имя же Рытхэу стало ему фамилией. По пути в Ленинград поступил в Анадырское училище, через некоторое время стал сотрудничать в окружной газете «Советская Чукотка», публиковал свои первые очерки и стихи. В Анадыре встретился с ленинградским ученым П. Скориком, возглавлявшим лингвистическую экспедицию. С его помощью добрался до Ленинграда и в 1948 стал студентом университета. Ему было немногим больше 20 лет, когда в альманахе «Молодой Ленинград», а затем в «Огоньке» и «Новом мире» стали появляться первые его рассказы. В 1949 г. Ю. Рытхэу стал студентом Ленинградского университета. В Ленинграде занялся литературным творчеством. Переводил на чукотский язык сказки А. Пушкина, рассказы Л. Толстого, произведения М. Горького и Т. Семушкина. Первые произведения Ю. Рытхэу появились в 50-е гг. в альманахе «Молодой Ленинград» в Ленинградской молодежной газете «Смена», в журналах «Огонек», «Дальний Восток», «Новый мир» и др. В 1953 г. в издательстве «Молодая гвардия», а переводе А. Смоляна вышел первый сборник рассказов «Люди нашего берега». В 1954 г. Ю. С. Рытхэу стал членом Союза писателей СССР. Изданный два года спустя в Магадане сборник «Чукотская сага» сделал его имя известным не только советскому, но и зарубежному читателю. В середине 50-х гг., после окончания Ленинградского университета, Ю. С. Рытхэу несколько лет жил в Магадане. Работал корреспондентом газеты «Магаданская правда». Автобиографическая трилогия Ю. С. Рытхэу «Время таяния снегов» (1958-67) рассказывает о судьбе целого поколения. В сборниках рассказов «Прощание с богами» (1961), романах «В долине Маленьких Зайчиков» (1963), «Айвангу» (1966), «Самые красивые корабли» (1968), в повестях «Нунивак» (1963), «Волшебная рукавица» (1963), «Метательница гарпуна» (1973), «Полярный круг» (1977), сборнике повестей и рассказов «В тени айсберга» (1971) Рытхэу разрабатывает исторические и современные сюжеты, показывая многовековую жизнь чукчей, эскимосов и других народов Севера в суровых природных условиях Арктики как существование на пределе человеческих возможностей, раскрывает духовный и нравственный мир молодого современника. Были созданы романы «Сон в начале тумана» (1970), «Иней на пороге» (1971), «Белые снега» (1975), «Конец вечной мерзлоты» (1977), «Магические числа» (1986), «Остров надежды» (1987), «Интерконтинентальный мост» (1989). Произведения Рытхэу издавались на тридцати иностранных языках. За роман «Конец вечной мерзлоты» ему присуждена Государственная премия РСФСР имени М. Горького. Остротой и многообразием проблематики отличается публицистика Ю. С. Рытхэу. Произведений, написанных в фантастическом жанре у Рытхэу немного. Одно из них — роман «Интерконтинентальный мост. Легенда о будущем». Так же, к фантастическому жанру можно отнести повесть «Лунный пёс» написанную на основе чукотских легенд и сказаний. Кроме этих произведений, в многих других романах и рассказах Рытхэу использованы чукотские мифы и легенды. С творческими поездками, дружескими и культурными визитами Ю. С. Рытхэу побывал во многих странах мира.

Много лет консультировал ЮНЕСКО по проблемам коренных народов Севера. Ушёл из жизи 14 мая 2008 года в Санкт-Петербурге. Похоронен на Комаровском кладбище. Лауреат Государственной премии РСФСР им. Горького (за роман "Конец вечной мерзлоты"). Кавалер орденов "Знак Почёта", Дружбы Народов и Трудового Красного Знамени.