Emanuel Ax wurde im heutigen Lemberg (Lvov), Polen, geboren und zog als Junge mit seiner Familie nach Winnipeg, Kanada. Sein Studium an der Juilliard School wurde durch das Epstein-Stipendienprogramm der Boys Clubs of America gefördert, und er gewann anschließend den Young Concert Artists Award. Darüber hinaus studierte er Französisch an der Columbia University. Sein New Yorker Debüt gab Ax in der Young Concert Artists Series und erregte 1974 öffentliches Aufsehen, als er den ersten Internationalen Arthur-Rubinstein-Klavierwettbewerb in Tel Aviv gewann. 1975 wurde ihm der Michaels Award of Young Concert Artists verliehen, vier Jahre später folgte der begehrte Avery Fisher Prize.
Seit 1987 ist er exklusiver Künstler bei Sony Classical. Zu seinen jüngsten Veröffentlichungen zählen Mendelssohn-Trios mit Yo-Yo Ma und Itzhak Perlman, Strauss’ „Enoch Arden“ mit Patrick Stewart als Sprecher sowie CDs mit Werken von Brahms und Rachmaninow für zwei Klaviere mit Yefim Bronfman. 2015 veröffentlichte Deutsche Grammophon eine Duo-Aufnahme mit Perlman, die Sonaten von Fauré und Strauss enthält und die die beiden Künstler in der Saison 2015/16 auf Tournee präsentierten. Ax wurde für den zweiten und dritten Band seines Haydn-Zyklus mit Klaviersonaten mit GRAMMY® Awards ausgezeichnet. Zudem hat er mit dem Cellisten Yo-Yo Ma eine Reihe von Grammy-prämierten Aufnahmen der Beethoven- und Brahms-Sonaten für Cello und Klavier eingespielt. Zu seinen weiteren Einspielungen zählen die Konzerte von Liszt und Schönberg, drei Soloalben mit Werken von Brahms, ein Album mit Tangos von Astor Piazzolla sowie die Ersteinspielung von John Adams’ „Century Rolls“ mit dem Cleveland Orchestra für Nonesuch. In der Saison 2004/05 wirkte Herr Ax zudem an einer mit dem International Emmy® Award ausgezeichneten BBC-Dokumentation zum Holocaust mit, die zum 60. Jahrestag der Befreiung von Auschwitz ausgestrahlt wurde. 2013 erhielt seine Einspielung der „Variationen“ den Echo Klassik als beste Soloaufnahme des Jahres (Musik des 19. Jahrhunderts/Klavier).
Als häufiger und engagierter Partner in der Kammermusik hat er regelmäßig mit Künstlern wie Young Uck Kim, Cho-Liang Lin, Herrn Ma, Edgar Meyer, Peter Serkin, Jaime Laredo und dem verstorbenen Isaac Stern zusammengearbeitet.
Herr Ax lebt mit seiner Frau, der Pianistin Yoko Nozaki, in New York City. Sie haben zwei gemeinsame Kinder, Joseph und Sarah. Er ist Mitglied der American Academy of Arts and Sciences und Ehrendoktor der Musik des Skidmore College, der Yale University und der Columbia University.