Hirata lahir di Gantung, Belitung Saat dia masih kecil, orang tuanya mengubah namanya tujuh kali. Mereka akhirnya memberi nama Andrea, yang nama Hirata diberikan oleh ibunya. Dia tumbuh dalam keluarga miskin yang tidak jauh dari tambang timah milik pemerintah, yakni PN Timah (sekarang PT Timah Tbk.)

Hirata memulai pendidikan tinggi dengan gelar di bidang ekonomi dari Universitas Indonesia. Meskipun studi mayor yang diambil Andrea adalah ekonomi, ia amat menggemari sains—fisika, kimia, biologi, astronomi dan sastra. Andrea lebih mengidentikkan dirinya sebagai seorang akademisi dan backpacker Sedang mengejar mimpinya yang lain untuk tinggal di Kye Gompa desa di Himalaya.

Setelah menerima beasiswa dari Uni Eropa, dia mengambil program master di Eropa, pertama di Universitas Paris, lalu di  Universitas Sheffield Hallam di Inggris; tesis Andrea di bidang ekonomi telekomunikasi mendapat penghargaan dari universitas tersebut dan ia lulus cum laude. Tesis itu telah diadaptasikan ke dalam Bahasa Indonesia dan merupakan buku teori ekonomi telekomunikasi pertama yang ditulis oleh orang Indonesia. Buku itu telah beredar sebagai referensi ilmiah.

Hirata merilis novel Laskar Pelangi pada tahun 2005. Novel ini ditulis dalam waktu enam bulan berdasarkan pengalaman masa kecilnya di Belitung. Ia kemudian menggambarkannya sebagai "sebuah ironi tentang kurangnya akses pendidikan bagi anak-anak di salah satu pulau terkaya di dunia.". Novel ini terjual lima juta eksemplar, dengan edisi bajakan terjual 15 juta lebih. Novel ini menghasilkan trilogi novel, yakni Sang Pemimpi, Edensor, dan Maryamah Karpov.