Szabadkán született, 1887. február 13-án.
Eredeti neve Brenner József; Kosztolányi Dezső unokaöccse, Jász Dezső bátyja.
1896-1904 között a szabadkai gimnáziumban tanult, részt vett az önképzőkör munkájában. 1901-tő1 zenekritikákat és karcolatokat írt a Bácskai Hírlapba.
1904-ben A kályha című novelláját elküldte Bródy Sándornak, aki ezután „jót, sőt feltűnő jót” várt tőle.
Sikertelen zeneakadémiai felvételi után beiratkozott a budapesti orvosi karra. 1908-tól a Nyugat rendszeresen közölte elbeszéléseit és zenekritikáit.
1909-ben ideggyógyászként a Moravcsik-klinika tanársegédje, állását nem véglegesítették. 1910. április 20-án egy rossz orvosi diagnózis és egzisztenciális félelmek következtében morfiumot kezdett szedni; többszöri elvonókúra ellenére is növelte morfiumadagját.
1910 májusában az Ótátrafüredi szanatórium fürdőorvosa. Itt ismerkedett meg Jónás Olgával, és feleségül vette 1913. június 19-én.
1911-13-ban a nyári idényben fürdőorvos Stószon, Stubnyafürdőn, Palicson.
1914-15-ben Előpatakon körorvos, közben bevonult katonának.
1914. augusztus-1915. július között a szerb, majd az orosz fronton, később Trencsénben és Budapesten teljesített katonai szolgálatot. Egészségi és idegállapota miatt egyévi szabadságot kapott. 1915 őszétől Földesen orvos.
1917-ben felmentették a katonaság alól, Regőcén lett körorvos. 1918. október 6-án lánya született.
1919 januárjában idegileg összeomlott, április- májusban a bajai kórház elmeosztályán kezelték. Megszökött és hazagyalogolt Regőcére. Július 22-én lelőtte feleségét, öngyilkosságot kísérelt meg, de megmentették, visszavitték a bajai kórházba. Hozzátartozói kérésére a szabadkai kórházba került, innen is megszökött és elindult Budapest felé.
Szeptember 11-én Kelebiánál, a demarkációs vonalnál a szerb katonák elfogták, s ő megmérgezte magát.
1906-tól a Budapesti Napló zenekritikusa, a lap címoldalának tárcarovatában jelentek meg novellái. Naturalizmus, szimbolizmus és az anekdotai hagyományokkal való szakítás jellemzi akkori írásait. Meghatározó élményforrása a gyermekkor világa, az egész életmű folyamán. Novellahőseit nem célok vezérlik, hanem elfojtott vágyak, indulatok sarkallják cselekedetekre. A naturalizmus módszerével él azokban a novellákban is, amelyek témáját orvostanhallgató korából merítette: Trepov a boncolóasztalon, Apa és fiú.
Ezek a nyitányai az életmű realista vonulatának, amely drámáiban folytatódott. A fiatal Csáthra egyszerre hatott a természettudományos, a darwinizmuson alapuló biologisztikus szemlélet és az élet misztériumának szimbolista felfogása, amely elbeszéléseiben a kompozíció és a nyelv zeneiségében nyilvánul meg (Ismeretlen házban, Tavaszi ouverture). E két szélsőséges hatás között közbülső, közvetítő, egyben kiegyenlítő tényező a pszichoanalízis.
Csáth meggyőződése szerint a személyiség több összetevőre, ún. komplexre bomlik. Ezek a komplexek együtt alkotnak egészet, és ha valamelyik megsérül, akkor a többi az ő kárára kezd terjeszkedni. Az „egészséges” és a torz személyiségfejlődést, azaz orvosilag tekintve a normális embert az őrülttől vagy a bűnözőtől csupán a komplexek egymáshoz viszonyított arányában bekövetkezett eltolódás különbözteti meg.
Írói és orvosi munkásságának együttes terméke egy szaktudományi kiadvány, amelyben egy elmebeteg nő naplóját családi nevén tudományos apparátussal adta ki: Az elmebetegségek psychikus mechanismusa 1912. Álom és valóság, racionális és irracionális egybemosása (A béka, A sebész, Gyilkosság) ekkor még inkább artisztikus kísérlet, a szecesszió előjátéka.
1907-08-ban szecessziós fordulat következett be az írói pályán, a rövid, 1912-ig tartó írói kiteljesedés kezdete. E fordulatot leginkább A vörös Eszti 1908 című novella jelzi, „amely a gyermekkori énünkkel való szembenézés, a realitással való találkozás katartikus élményének megfogalmazása” 1908. Egyben Csáth élet- és művészetfelfogásának kulcsa: az ember élete egzisztenciális létén túl fantáziavilágával együtt teljes egész. Ezért térnek vissza gyakran hősei a gyermekkori teljesség színterére (A varázsló kertje, A varázsló halála, Délutáni álom) vagy az álmok világába (Egyiptomi József). Adyhoz hasonlóan a világ az ő szemében is csonka, darabokra törött, s a töredékes valóság már gyermekkorában eltorzítja a személyiség egészséges fejlődését. Nemcsak felnőtt hősei vannak tele gyilkos indulatokkal (Gyilkosság), ártatlannak tetsző gyerekhősei is szadista hajlamoktól indíttatva gyilkosságra vetemednek (Anyagyilkosság, A kis Emma).
„Csáthnak minden valószínűség szerint az Anyagyilkosság 1908 a legtökéletesebb elbeszélése. Ebben ugyanis sikerül egy-két szavas háttérjelzéssé csupaszítani mindazt a lélektani, társadalmi, sőt mitikus motivációt, amely a címben megjelölt, ősvilági borzalmat kiváltó bűntényt indokolhatná. Hiszen indokolhatta volna lélektanilag éppen saját teoretikus meggyőződése alapján is, hogy a korán félárván maradt Witman-fiúk túlméretezett szexuális komplexük ébredezése idején miért unnak bele az élveboncolásba, és miért fordulnak - Freud szerint is szükségszerűen - a szexuális fejlődés szadista fázisában a gyilkosság felé. Kifejthette volna azt is részletezően, hogy a ház lakói által nagyra becsült özvegyasszony, aki azért szeretőt tartott és fiai nevelését elhanyagolta, miért lesz teljesen értéktelen, erkölcsi aggály nélkül megölhető tárggyá a fiúk szemében. Végül motiválhatta volna a gyilkosságot a prostituált oldaláról is; Csáth azonban hűvös eleganciával mindezen motivációs lehetőségeket a háttérbe utasította, és változatlan alaptényként, a kifordult világrend egyértelmű következményeként ábrázolta az anyagyilkosságot.” (Szörényi László)
Legjobb novelláira a bravúros időtechnikán túl az elbeszélés tárgyilagos hangneme, a részletek leírásában mutatkozó stilizációs törekvés jellemző. Érett korszakának két legjobb elbeszéléskötete: A varázsló kertje 1908 és Az albíróék és egyéb elbeszélések 1909. Schmith mézeskalácsos 1912 című kötetében és az utána írt novellákban visszatér a hagyományos tárcaelbeszélés formai megoldásaihoz (Palincsay, Tálay főhadnagy, Dénes Imre).
Nyolc drámájáról, jelenetéről tudunk, ezek részben töredékesek. A Janika 1911 a magyar polgári dráma legjobbjai közé sorolható, a vidéki kispolgárság beszűkült világát ábrázolja és a prűd erkölcsöket leplezi le. Horváték 1912 című színjátéka szintén az álszemérmes kispolgári miliőt mutatja be. Hasonló környezetben játszódik Az albíróék című novella dramatizálásából keletkezett Kisvárosi történet (1912 után), melyet az író operának szánt. Élesen eltér ettől a vonulattól a Hamvazószerda 1911, amely az írói szándék szerint bábjáték, s bizarr ötletével a magyar abszurd dráma előfutára. „Minden Csáth színdarabban van valami egészen mai, hozzánk szóló. A Janika nemcsak lélekismeretével, hanem szituációteremtő erejével is kiemelkedik. A Horváték tolsztojánus következetességével okoz meglepetést. A Kisvárosi történetben Csáth igazi, modern színpadi szerzőként, egyetlen ötlet kibontására építi a mű szerkezetét. Csáth a század nagy modernje. „Az életet ne lehet becsapni” - hangzik el a Hamvazószerdában ez a rá oly jellemző mondat. Igen, ott van ebben az élet elsődlegességének mély tudása, az orvos-író szkepszise éppúgy, mint a színpadi szerző sóhajtása: önnön lehetőségeinek nagyon pontos ismerete.” (Szajbély Mihály)
Csáth Géza egyetlen regénye A repülő Vucsidol 1906; Havas Emillel és Munk Artúrral közösen írták.
Irodalmi és zenekritikái, társadalmi és művészeti írásai korszerű műveltségről és kitűnő elemző készségről árulkodnak. Az elsők közt ismerte fel a Holnap-antológia 1908 jelentőségét; mértékadó Mikszáth- 1910 és Jókai-értékelése 1917. Zenekritikusként már korán Bartókra és Kodályra irányította a figyelmet, kiemelkedő Puccini-tanulmánya 1909 és Wagner-méltatása (Zeneszerző-portrék, 1911).
„Élesre fent késeket rejtegetett szívében” - írta róla Kosztolányi.