El 1962 es graduà en ciències a Oxford (1962), i poc després començaren a manifestar-se-li els símptomes d’una esclerosi lateral amiotròfica, malaltia que produeix una atròfia muscular progressiva i que l’obligà a desenvolupar les seves activitats i a comunicar-se per mitjans artificials. Posteriorment anà a Cambridge, on es doctorà (1966) i dugué a terme recerca postdoctoral. L’any 1979 ocupà la càtedra Lucasiana de matemàtiques d’aquesta universitat, de la qual es jubilà l’any 2009. Feu contribucions importants en els dominis de la física teòrica i la cosmologia. Destaquen la demostració de la necessitat d’una singularitat en el principi de l’Univers i la teoria sobre l’“evaporació” dels forats negres (1973), fenomen anomenat radiació de Hawking. Entre les seves publicacions (sovint en col·laboració), hom pot esmentar The Large Scale Structure of Spacetime (1973), The Nature of Space and Time (1996), The Large, the Small, and the Human Mind (1997), Information Loss in Black Holes (2005), God Created the Integers. The Mathematical Breakthroughs that Changed History (2005) i The Dreams That Stuff Is Made of: The Most Astounding Papers of Quantum Physics and How They Shook the Scientific World (2011).
A més d’aquests i altres treballs especialitzats, destacà també com a divulgador en el camp de l’astronomia i de la cosmologia a partir de la publicació de A Brief History of Time (1988), obra que obtingué una difusió extraordinària i amb què popularitzà la teoria del big-bang, a la qual feu també contribucions. Posteriorment continuà en aquest mateix registre amb Black Holes and Baby Universes and Other Essays (1993), The Universe in a Nutshell (2001), On the Shoulders of Giants. The Great Works of Physics and Astronomy (2002), A Briefer History of Time (2005) i George’s Secret Key to the Universe (2008), llibre per a infants. Fou objecte d’un gran nombre de reportatges, entrevistes i documentals, i fins i tot la seva biografia tingué una versió cinematogràfica, The Theory of Everything (2014), dirigida per James Marsh. Membre de la Royal Society (1974), rebé nombrosos guardons, entre els quals cal esmentar la Medalla Einstein (1979), el premi Wolf (1988), el Príncipe de Asturias de la concòrdia (1989), la Medalla Copley (2006) i la Medalla Presidencial de la Llibertat dels EUA (2009).