Otsuka è nato il 15 maggio 1962 a Palo Alto, in California. Ha insegnato alla Columbia University, alla Yale University e alla Columbia University School of the Arts, laureandosi con un Bachelor of Arts nel 1984. Successivamente si è laureata alla Columbia University con un Master of Fine Arts nel 1999.
Suo padre ha lavorato come ingegnere aerospaziale e sua madre ha lavorato come tecnico di laboratorio prima di dare alla luce Otsuka. Entrambi i suoi genitori erano di origine giapponese, con suo padre un issei e sua madre una nisei. Quando aveva nove anni, la sua famiglia si trasferì a Palos Verdes, in California. Ha due fratelli, uno dei quali, Michael Otsuka, insegna alla London School of Economics.
Il suo romanzo d'esordio Quando l'imperatore era divino trattava dell'internamento giapponese americano durante la seconda guerra mondiale. È stato pubblicato nel 2002 da Alfred A. Knopf. Il suo secondo romanzo, The Buddha in the Attic (2011), parla di spose giapponesi illustrate.
I romanzi di narrativa storica di Otsuka trattano di giapponesi americani. I suoi libri richiamano l'attenzione sulla difficile situazione dei giapponesi americani durante la seconda guerra mondiale.
Otsuka vive a New York City.