Clifford Lee Burton nació a las 21:38, el 10 de febrero de 1962, en el Eden Hospital situado en San Francisco, California. Fue criado por sus padres hippies, y de ellos adopto su imagen sus ideales y sobre todo su actitud. Su padre Ray Burton, un nativo de Tennessee, trabajó como Ingeniero Auxiliar de Carreteras en la Bay Area de San Francisco. Su madre Jan, una nativa de California, trabajó para el distrito escolar The Castro Valley, allí enseñó a los estudiantes con discapacidades. Cliff tenía dos hermanos mayores, su hermano David Scott y su hermana Connie.
Sus padres describen a Cliff en su infancia como un niño tranquilo, inteligente y normal a excepción de una cosa, siempre fue si mismo y no hacía las cosas que hacían los demás si es que no quería. En su infancia, jugaba en la Liga Menor de Béisbol llamada The Castro Valley Auto House Team y durante su colegiatura, cursada en Earl Warren Junior High, y luego en Castro Valley High School, trabajó en un equipo de alquiler de patio en Castro Valley, llamada Castro Valley Rentals.
Cuando tenía 6 años empezó a tomar clases de piano, su primer instrumento. El 19 de mayo de 1975, su hermano Scout murió de aneurisma cerebral, luego del fallecimiento de su hermano cuando tenia 13 años, empezó a tocar el bajo y tomar clases de música. Él le dijo a algunas personas: «I'm gonna be the best bassist for my brother» («Voy a ser el mejor bajista para mi hermano»), mientras que sus padres no creían que lograra realmente ser un buen bajista, ya que veían lo mucho que le costaba al comienzo aprender. En este periodo fue cuando se unió a EZ Street, un grupo con el que toco algunos años hasta su disolución.
Después del concierto Metallica tomo el autobús para dirigirse de Estocolmo a Copenhague, para su próximo concierto, que se programó para el 27 de septiembre de 1986. A principios de esa misma noche, la banda eligió cartas al azar para asignarse los puestos en que dormirían, ya que todos querían dormir en la cama asignada a Kirk Hammet. Cliff saco un as de picas y, al ser el más alto, elige dicho puesto.
Alrededor de las 6:15 de la mañana, el conductor perdió el control del autobús y trato de enderezar el volante para volver a la carretera, el autobús empieza a patinar fuera de control y rueda varias veces antes de llegar a su fin. Cliff fue expulsado del autobús y este le cayó encima.7 La banda sale del autobús y encuentran a Burton aplastado por el bus de la espalda hacia arriba. Según algunas versiones, Cliff murió instantáneamente al ser aplastado por del autobús. Más tarde, una grúa llega para levantar el bus, la banda esperaba que Cliff pudiera haberse salvado, sin embargo, después de levantar el autobús, este se volvió a caer mientras la grúa lo levantaba, Según Mick Hughes, ingeniero de sonido de Metallica, nadie estaba seguro de si Cliff seguía vivo en ese punto. Finalmente el bus es levantado y es sacado el cuerpo de Cliff, confirmando su muerte.
Según el conductor, el vehículo derrapó debido a las placas de hielo que había en la carretera, lo que ocasionó el vuelco; James, furioso por lo sucedido, intentó golpearlo, siendo detenido por sus compañeros; posteriormente recorrió una distancia considerable de la carretera, buscando las mencionadas placas de hielo que el conductor había mencionado, aunque no encontró nada.
Su cuerpo fue trasladado de nuevo a los Estados Unidos. Su funeral se celebró el 7 de octubre de 1986, en Chapel Of The Valley en la localidad de Castro Valley, California. Fue cremado, y sus cenizas fueron repartidas en el Rancho de Maxwell, un lugar donde había pasado mucho tiempo con sus amigos Jin Marton y Dave DiDonato. Uno de los asistentes fue su amigo, Dave. En la ceremonia final, un grupo de amigos cercanos y la familia formaron un círculo alrededor de sus cenizas, y uno por uno, cada persona que caminó hacia el centro del círculo, tomó un puñado de sus cenizas, dijo algo acerca de Cliff y luego arrojaron sus cenizas en la Tierra. Al terminar su funeral se escucho el tema «Orion».
Su muerte provocó la suspensión de la gira de la banda, y la retirada de los tres miembros restantes para pensar al respecto de su futuro. Finalmente, y después de consultar a los familiares del desaparecido bajista, decidieron continuar con la carrera musical de la banda, y reclutaron al bajista Jason Newsted de la banda Flotsam and Jetsam, en lugar del desaparecido Cliff, puesto para el cual también optó Les Claypool entre más de 40 músicos. Seis semanas después, Metallica volvió a los conciertos debutando con su nuevo bajista.
Luego de su muerte, en 1988 Metallica lanzo el VHS/DVD Cliff 'em All!, que muestra grabaciones recopiladas de conciertos de Cliff, a lo largo de su trayectoria junto a Metallica, y también saco a la venta el álbum, ...And Justice for All, en el que se encuentra la canción «To Live Is To Die», que contiene un poema escrito por Cliff y composiciones no terminadas que este, había creado antes de salir de gira. Cuando Dave Mustaine, guitarrista, vocalista y lider de Megadeth, que había sido integrante de Metallica entre 1982 y 1983, supo de su muerte, compuso la música de la canción «In My Darkest Hour», la que se encuentra en su álbum So Far, So Good... So What!, para Cliff.
Cuando la noticia se difundió, el gremio musical le mostró su apoyo a la agrupación. Los miembros del grupo Anthrax, le dedicaron su álbum Among the Living y también unas palabras para Cliff: «Los pantalones de campana reinan, ríete de ello, te extrañamos», en clara alusión a los jeans hippies que solía usar Burton, mientras que la disquera europea Music for the Nations, publicó en una revista una simple lectura: «Cliff Burton 1962 – 1986», Jon Zazula ,productor del primer álbum de Metallica, Kill 'em All, pagó para que en la revista Kerrang!, apareciera a 2 páginas la frase: «Entrañable músico, entrañable headbanging, entrañable pérdida, un amigo para siempre», sobre un fondo negro. A pesar de que solamente estuvo en el grupo tres años y medio (Jason Newsted pasó 15), como se puede ver en lo videos de Some kind of monster (2004), Metallica aún sigue teniendo a Burton presente.
14 horas antes del accidente, Cliff había dado una entrevista a una revista sueca llamada Sweden Rock Magazine. Sus ultimas palabras a los medios fueron: «...Uno de mis sueños es tener mi casa. Justo ahora vivo con mis padres, pero como estoy en tour, puedo decir que no tengo. Tal vez un día, si consigo el dinero me comprare una...» Cliff hablo de tour y predijo que se estaba gestando una nueva escena de thrash metal y que tal vez experimentarían con hacer más suave su propuesta y conseguir a un productor importante para hacer más rápido el trabajo en estudio. También hablo del éxito de Master of Puppets, del estado financiero de la banda e increíblemente del autobús que lo llevaría a la muerte.