1957 yılında İzmir, Bayındır'da doğmuştur. Babasının adı Muharrem Remzi, annesinin adı Kıymet'tir. Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi'nden 1981 yılında mezun oldu. 1988 yılında İç hastalıkları dalında uzmanlık öğrenimini tamamladı. 1989 yılında 32 yaşında Başhekim oldu.
Aytun Çıray, Sağlık Bakanlığı Müsteşayunca yedi Sağlık Bakanı ile çalıştı. 1997 yılında kendi isteği ile istifa ederek müsteşarlık görevinden ayrıldı.
Yönetici sıfatı ile PETKİM, ERDEMİR ve İSDEMİR gibi dev şirketlerin yönetiminde bulundu. ERENCO şirketinin yönetim kurulu başkanlığını yaptı.
Dünya Bankası 2. Sağlık Projesi İkraz Anlaşması Müzakerelerinde Türkiye adına başkanlık yaptı. Sağlık Sektörünün Yeniden Yapılandırılması (Sağlık Reformları) Programı Yönetimi, Sosyal Sektörlerde Ulusal ve Uluslararası (Dünya Bankası / UNDP) Proje, Finansman, Yatırım, Kalkınma ve Gelişme Programları Yönetimi görevlerinde bulundu.
Fransızca bilen Aytun Çıray, evlidir ve iki çocuğu vardır.
Dört yıl İzmir Yeni Asır, Gazete Ege, Egeli Sabah, Haber ekspres, Yenigün, Medimagazin ve Sözcü gazetelerinde ve yedi yıl İnternet haber'de köşe yazarı olarak makale yazdı. Turktime adlı haber sitelerinde de köşe yazarlığı yaptı.
DYP Genel Başkanı Tansu Çiller zamanında 1995 yılında DYP‘den milletvekili aday adayı oldu, İzmir İli DYP Önseçim Üçüncüsü seçildi. Ancak merkez kararı ile 5. sıraya kaydırıldı. O dönemde DYP dört milletvekili kazandı. 1999 Genel Seçimleri 1999 İzmir İli Önseçim Birincisi. Merkez kararı ile listeden tamamen çıkarıldı ve bunun üzerine DYP‘yi terk etmek zorunda bırakıldı.
Daha sonra 2002 yılı seçimlerinde Mesut Yılmaz zamanında ANAP İzmir 2. sıradan aday gösterildi ancak parti baraj altında kalınca seçilemedi.
Daha sonra Demokrat Parti‘ye geçti. DP (DYP) 2007 kongresinde Genel Başkan adayı oldu. Tüm medya ve siyasi analistler tarafından ilk üç aday arasında olduğu kabul edildi, ancak kongreyi siyaseten meşru bulmadığı için adaylıktan çekildi.
TBMM 24. döneminde 2011 yılında CHP İzmir milletvekili seçildi.
7 Haziran 2015 tarihinde yapılan genel seçimlerde tekrar CHP İzmir milletvekili seçildi. 1 Kasım 2015 tarihinde yinelenen seçimlerde tekrar CHP İzmir milletvekili seçildi.
