André Guyaux a fait ses études à l'Université libre de Bruxelles, puis soutenu sa thèse à la Sorbonne. Professeur de littérature française à l’université de Haute-Alsace, à Mulhouse, de 1981 à 1994, puis professeur de littérature française du XIXe siècle à l’université Paris-Sorbonne, devenue faculté des Lettres de Sorbonne Université en 2018. Il est, depuis 2019, professeur émérite de cette université, où il a enseigné vingt-cinq ans.
Il est membre de l’Académie royale de langue et de littérature françaises de Belgique. Il est également membre du conseil scientifique de l'Association Sigismondo Malatesta et membre d'honneur du Seminario di filologia francese.
Auteur d'une thèse sur les Illuminations soutenue en 1981 (Poétique du fragment), il est l'éditeur des Œuvres complètes de Rimbaud dans la Bibliothèque de la Pléiade et l'auteur de nombreux articles sur le poète. Il a dirigé le Cahier de l'Herne Rimbaud (1993) et plusieurs numéros de revues sur le même sujet (Revue de l'Université de Bruxelles, 1982, Cahiers de littérature française [Paris-Bergame], 2005). Il a été, avec Hélène Dufour, le commissaire de l'exposition Arthur Rimbaud. Portraits, dessins, manuscrits, au musée d'Orsay, en 1991, et a organisé plusieurs rencontres internationales sur le poète, notamment à la Sorbonne.
André Guyaux est également un grand spécialiste de Baudelaire. Sa principale contribution aux études baudelairiennes est un important ouvrage sur la « fortune » de Baudelaire : Un demi-siècle de lectures des « Fleurs du Mal » (1855-1905), aux Presses de l’université Paris-Sorbonne, dans la collection « Mémoire de la critique » (2007).
Ses recherches portent également à l'œuvre de Huysmans. Il a, avec Pierre Brunel, publié en 1985, un Cahier de l'Herne Huysmans, réédité et mis à jour en 2019. Il est président de la Société J.-K. Huysmans et responsable de son Bulletin. Il a dirigé, avec Pierre Jourde, l'édition des Romans et nouvelles de Huysmans parue dans la Bibliothèque de la Pléiade en octobre 2019. Il a co-organisé l'exposition Huysmans-Moreau. Féeriques visions, au musée Gustave Moreau (octobre 2007- février 2008), et assuré, avec Stéphane Guégan, le commissariat de l'exposition Huysmans et l'art. De Degas à Grünewald, au musée d'Orsay (novembre 2019-février 2020).
