Coleman wuchs in ärmlichen Verhältnissen und nach dem Tod seines Vaters früh als Halbwaise auf. Sein erstes Saxophon bekam Coleman mit 14 Jahren, er brachte sich ab 1944 das Saxophonspiel und Notenlesen selbst bei. Mit 19 Jahren riss er von zu Hause aus, um Armut und Rassendiskriminierung im Süden der USA zu entfliehen. In Los Angeles schlug sich Ornette Coleman mit Hilfsjobs durch und eignete sich 1950 wiederum im Selbststudium Harmonielehre und Musiktheorie an. Hier entwickelte er auch eigene musikalische Konzepte und fand Unterstützer in Don Cherry (Trompete), Bobby Bradford (Trompete), Walter Norris (Klavier), Ed Blackwell (Schlagzeug), Billy Higgins (Schlagzeug) und Charlie Haden (Bass). Die beiden Letztgenannten lernte er 1958 in der Band von Paul Bley (Klavier) kennen, die um Coleman und Cherry erweitert wurde, bevor sie durch Bleys Ausstieg zum Ornette Coleman Quartet wurde.

Zusammen bespielte die Band kleine Clubs in Los Angeles. Ihren ersten Plattenvertrag erhielt sie nur durch Zufall, denn eine Plattenfirma kaufte eines von Colemans Arrangements, fand aber außer dessen Gruppe niemand, der dieses auch spielen konnte. Auf Vermittlung von John Lewis wechselte Coleman im Mai 1959 zu Atlantic Records. Nach einem darauffolgenden Engagement im Jazzclub „Five Spot“ in New York im Jahre 1959 war dem Ornette Coleman Quartet die Aufmerksamkeit der Jazz-Szene sicher.

Neben der Musik interessierte sich Coleman auch für wissenschaftliche Themen aus Physik, Mathematik und Chemie.




Zusammen mit Eric Dolphy (Bassklarinette), Don Cherry (Taschentrompete), Freddie Hubbard (Trompete), Scott LaFaro (Bass), Charlie Haden (Bass), Billy Higgins (Schlagzeug) und Ed Blackwell (Schlagzeug) – also mit einem Doppel-Quartett – nahm Coleman 1960 sein wohl bekanntestes Album Free Jazz: A Collective Improvisation auf. Dieses Album wirkte als Initialzündung des atonalen Avantgarde Jazz, wobei es in seiner Kollektivimprovisation ebenso auf die Ursprünge des Jazz in New Orleans verwies. 1961 löste Coleman sein Quartett auf und spielte in den nächsten Jahren im Trio mit David Izenzon (Bass) und Charles Moffett (Schlagzeug). Zudem lernte er Geige und Trompete, um sie für Klangfarbeneffekte einzusetzen. Seit den frühen 1960er Jahren komponierte er zudem Kammermusik und seit 1967 auch mehrfach sinfonische Stücke für größere Ensembles (Skies of America, 1972).

Ornette Coleman entwickelte vor allem seit den 1970ern aus dem Free Jazz sein System der „Harmolodics“ (etwa: Harmolodik).[2] Anders als im modalen Spiel wird dabei über lineare Intervallreihen improvisiert. Insbesondere gemeinsam mit seiner Band Prime Time wurde Coleman ab Mitte der 1970er Jahre mit Hilfe des harmolodischen Systems zu einem Pionier des Free Funk, denn er kombinierte die „Harmolodics“ mit aggressiven Rockrhythmen und sphärischen Klängen. Sein Album Dancing in Your Head, aufgenommen u. a. mit den Master Musicians of Jajouka, wurde in die Liste The Wire’s „100 Records That Set the World on Fire (While No One Was Listening)“ aufgenommen. In den 1980er Jahren brachte Coleman weitere Platten mit Prime Time und seinem klassischen Quartett heraus.

Colemans Aufnahmen der 1990er Jahre, auf denen er in einem klassischen Jazzquartett (mit Piano, Bass, Schlagzeug) bzw. im Saxophon-Piano-Duo (mit Joachim Kühn) spielte, fanden großen Anklang. Sein bisher letztes Album Sound Grammar, Livemitschnitt eines Festivalauftritts 2006 in Deutschland, entstand mit der ungewöhnlichen Besetzung von zwei Bassisten und einem Schlagzeuger; für dieses Album bekam er 2006 einen Grammy.