Dejando a un lado el enfoque simplista y optimista del mundo frecuente en la "edad dorada" de la ciencia ficción, Dick exploró sistemáticamente la naturaleza enigmática de la realidad y la humanidad en sus novelas, pobladas por gente trabajadora corriente más que por superhombres galácticos. Adelantándose al subgénero cyberpunk, Dick situó la acción de varias de sus novelas en el mundo anómico de California del Norte. Su aclamada novela El hombre en el castillo (1962, ganadora del Premio Hugo) es una obra pionera que mezcla los géneros de la ciencia ficción y la historia alternativa. También escribió una enorme cantidad de historias cortas y obras menores que fueron publicadas por revistas pulp.
Sus obras se caracterizan por una sensación de constante erosión de la realidad. A menudo, los protagonistas descubre que sus seres queridos (o incluso ellos mismos) son sin saberlo robots, alienígenas, seres sobrenaturales, espías sometidos a lavados de cerebro, alucinaciones, o cualquier combinación de éstos.
Dick experimentó con drogas psicoactivas, aunque siempre negó que hubieran influido en su obra
Los padres de Dick se divorciaron cuando él aún contaba con cuatro años, en 1932, y junto a su madre se trasladó a California. Fue al instituto de enseñanza secundaria de Berkeley y, brevemente, a la universidad de California-Berkeley, donde se especializó en alemán. Fue vendedor de discos y disc-jockey antes de publicar su primera historia corta en 1952. A partir de entonces, se dedicó a la escritura a tiempo casi completo. Publicó su primera novela en 1955. Los años 50 fueron una época difícil para Dick, tanto que, como una vez dijo, "ni siquiera podíamos pagar las sanciones por atraso de la biblioteca". Se relacionó con la contracultura anterior a los 60 de California y simpatizaba con los poetas beat y las ideas de izquierda. En 1963, ganó el premio Hugo por El hombre en el castillo. Aunque Dick fue entonces aclamado como un genio en el mundillo de la ciencia ficción, siguió siendo un desconocido para el resto del mundo literario, por lo que sólo pudo publicar sus libros en editoriales especializadas que pagaban poco. En consecuencia, aunque publicó novelas regularmente durante los siguientes años, siguió sufriendo financiera y psíquicamente. Dick se opuso a la Guerra de Vietnam, por lo que el FBI le abrió expediente. Se casó cinco veces y tuvo dos hijas (Laura e Isa) y un hijo (Christopher).
El 2 de febrero de 1974 (fecha sobre la que escribiría con frecuencia, cambiándola luego por alguna razón al 3 de febrero) se recuperaba de los efectos del pentotal sódico administrado durante la extracción de una muela del juicio rota. Al abrir la puerta para recibir un nuevo envío de analgésicos, advirtió que la mujer que le traía el paquete llevaba un colgante con lo que él llamó la "vesícula Piscis". (Probablemente se tratase de los arcos entrelazados del vesica piscis.) Al quedarse solo, comenzó a sufrir extrañas visiones. Aunque éstas podrían en principio atribuirse a los analgésicos, se prolongaron durante varias semanas, lo que vuelve tal explicación poco plausible. Dick describió sus primeras visiones como rayos láser y patrones geométricos, y a veces visiones fugaces de Jesucristo y la antigua Roma, que vislumbraba periódicamente. A medida que las visiones crecían en duración y frecuencia, Dick proclamó que había comenzado a vivir una doble vida: una como él mismo y otra como Tomás, un cristiano perseguido por los romanos en el siglo I D.C. A pesar de que había consumido drogas y seguía haciéndolo, Dick aceptó estas visiones como reales, creyendo que había establecido contacto con una entidad divina de algún tipo, a la que se refería como Cebra, Dios, o más frecuentemente SIVAINVI. SIVAINVI es el acrónimo de Sistema de Vasta Inteligencia Viva (en inglés VALIS: Vast Active Living Intelligence System). Dick usó este término como título para una de sus novelas, y posteriormente teorizó que era un satélite de algún tipo que usaba rayos para comunicarse con la gente de la Tierra. Afirmó que dicho ente usaba lo que él denominó un "estímulo desinhibidor" para predisponer a los sujetos a la comunicación, en su caso la vesícula Piscis.
La mayoría de los estudiosos de este fenómeno concluirían que las visiones de Dick fueron causadas por una breve crisis psicótica, y podrían estar en lo cierto. Sin embargo, lo que ha hecho que el misterio de las experiencias de Dick haya perdurado es la concurrencia de varios sucesos constatables difíciles de racionalizar. En una ocasión, durante un contacto con SIVAINVI, Dick advirtió que su hijo corría el peligro de morir a causa de una enfermedad no diagnosticada. Los chequeos rutinarios del bebé no descubrieron ningún defecto ni enfermedad. Sin embargo, Dick insistió en que se le efectuasen pruebas más exhaustivas para estar seguro de la buena salud de su hijo. El médico terminó por aceptar, a pesar de que el niño no presentaba síntomas de ningún tipo. Durante el examen los médicos le descubrieron una hernia inguinal, que le habría matado de no haberse operado rápidamente. El niño sobrevivió gracias a la operación, que Dick atribuyó a SIVAINVI.
Otro suceso extraño fue un episodio de glosolalia. La esposa de Dick transcribió los sonidos que le oyó pronunciar, y Dick descubrió más tarde que se trataba de un antiguo dialecto griego, que nunca había estudiado
Experimentara o no realmente algún tipo de comunicación divina, Dick fue incapaz de explicar racionalmente los hechos. Durante el resto de su vida, luchó por comprender mejor lo que le estaba ocurriendo, cuestionando su propia cordura y su percepción de la realidad. Expurgó tantos pensamientos como pudo en un diario de 8.000 páginas y un millón de palabras que tituló Exégesis. Pasó noches insomnes escribiendo furiosamente en este diario, en ocasiones bajo la influencia de altas dosis de anfetaminas, que sin duda contribuyeron a su tono exaltado. Un tema recurrente en la Exégesis es la hipótesis de Dick de que la historia se había detenido en el siglo I, y que el "Imperio Romano nunca cayó". Consideraba a Roma el culmen del materialismo, y también que el olvido del gnosticismo 1900 años antes había mantenido a la población de la Tierra esclava de las posesiones materiales. Dick creía que SIVAINVI se había puesto en contacto con él y con otras personas anónimas para inducirles al "proceso" (léase asesinato) de Richard Nixon, a quien Dick consideraba la encarnación actual del Emperador.
A medida que pasaba el tiempo, se volvió crecientemente paranoico, imaginando que la KGB o el FBI urdían conspiraciones contra él y le tendían trampas de continuo. En algún momento pensó que habían irrumpido en su casa y hurtado diversos documentos, aunque más tarde concluyó que probablemente fue él mismo quien cometió el robo y luego olvidó que lo había hecho.
Sus obras más tardías, especialmente la trilogía de SIVAINVI, tienen un fuerte componente autobiográfico. Muchas de ellas incluyen referencias al 2 de febrero del 74. Dick fue también un voraz lector de obras de religión, filosofía y metafísica, especialmente de las relacionadas con el gnosticismo. La influencia de estas lecturas es patente en muchas de sus historias. Su última novela fue La transmigración de Timothy Archer. Por su carácter visionario, sus obras pueden compararse con las de William S. Burroughs (aunque Dick resulta menos mordaz y más filosófico).
