Хаим Нахман с детства был любознательным, рано начал читать религиозную литературу, также интересовался светскими науками. Всё свободное время мальчик проводил с книгами. Начальное образование Хайм получил в хедере.

Воспитанием внука занимался дед. Он был очень строг с мальчиком. Чтобы уйти из-под опеки деда, Хайм решает продолжить учёбу в Воложинской иешиве. Свой выбор он прокомментировал так: «… в Воложине учат вместе с Талмудом семь мудростей и семьдесят языков, открыто и скрытно».

Здесь будущий поэт проучился два года. Учёба ему давалась легко, однако его творческая натура рвалась на свободу. Ему было очень трудно подчиняться строгому порядку, который царил в ешиботе. Здесь в стенах иешивы он написал на иврите первое стихотворение «К птице», в котором выразил тоску по родным краям, по своей малой родине. Позже он отразит атмосферу Воложинской иешивы в поэме «Ха-матмид» («Подвижник»).

Отучившись два года в Воложине, Хаим Нахман переезжает в Одессу в надежде издать свои стихи. Первый сборник его стихов вышел в 1902 году. Поэма «Сказание о погроме» («В городе резни»), которую он написал в 1904 году, сделала его одним из наиболее известных еврейских поэтов своего времени. Целый цикл стихов поэт посвятил любовной лирике. Его музой стала художница Ира Ян, с которой он познакомился в Кишинёве в 1903 году.

Хаим Бялик участвовал в Сионистских конгрессах 1907 и 1913 годов.

Летом 1921 года поэт получил белорусское гражданство.

Умер Хаим 4 июля 1934 году в Вене после неудачной операции. Похоронен в Тель-Авиве при огромном стечении народа.

Бялик переводил на иврит произведения Шекспира, Сервантеса, Шиллера. На его стихи были написаны романсы и песни. В 1933 и 1934 гг. был номинирован И. Л. Клаузнером на Нобелевскую премию по литературе.

Творчество Бялика повлияло на всю еврейскую поэзию XX века, включая работы самобытных Лейзера Гринберга и Натана Альтермана. Поэзией Бялика восхищались Максим Горький, Владимир Маяковский, Владислав Ходасевич и Александр Блок.