Preston war von 1978 bis 1985 für das American Museum of Natural History in New York tätig und unterrichtete außerdem an der Princeton University. 1985 veröffentlichte er sein erstes Buch über das Museum. 1986 machte er sich als Schriftsteller selbstständig. 1994 erschien sein erster Roman Jennie, der zu einem großen Erfolg wurde.
Während seiner Arbeit am Naturhistorischen Museum lernte er Lincoln Child kennen. Bei einer nächtlichen Führung durch das Museum hatten Preston und Child die Idee zu dem Buch Relic, welches 1995 veröffentlicht wurde.
Eine Zeit lang lebte Preston mit seiner Familie in Florenz. Dort lernte er den italienischen Journalisten Mario Spezi kennen. Zusammen mit Spezi arbeitete er sich in den Fall des Monster von Florenz ein und sie veröffentlichten ein sehr kritisches Buch über die Ermittlungen. Gleiches taten sie im Mordfall Meredith Kercher.
Dinosaurs in the Attic – An Excursion into the American Museum of Natural History.
Cities of Gold – A Journey Across the American Southwest. 1991
Jennie. 1994
Ribbons of Time. 1996
The Royal Road. 1998
The Monster of Florence: A True Story. 2008 (mit Mario Spezi, deutsch Die Bestie von Florenz, übersetzt von Katharina Volk)
The Witch of Perugia. 2013 (mit Mario Spezi, deutsch Der Engel mit den Eisaugen, übersetzt von Kathrin Wolf und Maria Zybak)
The Lost City of the Monkey God: A True Story. 2017 (deutsch Die Stadt des Affengottes: Eine unbekannte Zivilisation, ein mysteriöser Fluch, eine wahre Geschichte, übersetzt von Jürgen Neubauer)
2005: Dance of Death, Diogenes-Trilogie 2 (deutsch Dark Secret – Mörderische Jagd, übersetzt von Michael Benthack; Fortsetzung von Brimstone)
2006: The Book of the Dead, Diogenes-Trilogie 3 (deutsch Maniac – Fluch der Vergangenheit, übersetzt von Michael Benthack; Fortsetzung von Dance of Death)
2007: The Wheel of Darkness (deutsch Darkness – Wettlauf mit der Zeit, übersetzt von Michael Benthack)
2009: Cemetery Dance (deutsch Cult – Spiel der Toten)