霍金於1942年1月8日出生於英國牛津(Oxford),出生當天正好是義大利天文學家、物理學家伽利略(1564年2月15日~1642年1月8日)逝世300年的忌日,霍金的父母都是牛津大學(University of Oxford)畢業的高材生,父親法蘭克主要研究醫學熱帶病,母親伊莎貝爾則主要研究哲學、政治和經濟學;
1942年1月,由於正值第二次世界大戰,納粹德國不停地轟炸英國倫敦,迫使霍金一家從倫敦郊區的海格特家園搬遷到較為安全的牛津避難,他們在霍金出生後又回到了倫敦海格特,又先後生下兩個女兒,還收養了一個兒子;
霍金在童年時代時,他的智商和同班的同學一樣,體育運動也不是他的長項,特別是幾乎所有的球類活動,但他房間的書要比別的同學多得多,尤其特別喜歡設計一些極為複雜的玩具,甚至還曾用廢棄品做出了簡單的電腦;
1959年,17歲的霍金如願順利進入牛津大學攻讀自然科學專業,用了很少時間得到一等榮譽學位,隨後於1962年進入劍橋大學(University of Cambridge)三一學院攻讀宇宙學專業,但是此時他的身體變得更笨拙了,經常沒有任何原因地跌倒;
1963年,霍金在剛過完21歲生日就進入醫院,經過全面的檢查,他不幸被診斷患上了「盧伽雷氏症」( amyotrophic lateral sclerosis,ALS,運動神經細胞病肌肉萎縮性側索硬化症),當時醫生甚至曾診斷身患絕症的他只能活兩年。
1965年,霍金在發病3年後的24歲時以討論宇宙大爆炸意義與後果的134頁論文《Properties of Expanding Universes》(《宇宙膨脹的屬性》)而獲得劍橋大學三一學院哲學博士學位,並留在學院進行研究工作,劍橋大學官方發文稱:「這篇論文是所有頂級科學家的必讀文章。」;
1970年,霍金的病情一天天加重,雖然他在學術研究上的聲譽蒸蒸日上,但是他已越來越難以支配自己的身體,甚至無法自行走動在下樓的時候從樓梯上摔下,無奈的霍金不得不從這一年開始坐上輪椅,並且從此再也沒能離開過輪椅;
1970年11月的一個夜晚,霍金突然產生一個閃念意識到,黑洞應該是有溫度的,這樣它就會釋放輻射,也就是說,黑洞其實並不那麼黑,經過2年多的思考後,1973年1月霍金與南非數學家喬治·F·R·埃利斯(George Ellis)合著他的第一本著作《The Large Scale Structure of Space-Time》(《時空的大型結構》)由劍橋大學出版社正式出版;
1973年11月,霍金正式向全世界提出了「黑洞輻射」理論,即黑洞會不斷地輻射出X線、伽馬射線等,而在此之前的人們都認為黑洞是只吞不吐的,這個又被人們稱為「霍金輻射」(包括de Sitter空間中的霍金輻射)的發現具有極其基本的意義,它將廣義相對論、量子場論和熱力學統一在一起,成為彎曲時空中的量子場論;
1974年3月,32歲的霍金因發現「黑洞輻射」而成為最年輕的英國皇家學會會員(Fellowship of the Royal Society,FRS)之一,之後他的研究轉向量子引力論,他認為宇宙的誕生是大爆炸產生的,這是一個被壓縮的無限小卻又具備有超大重力(密度無限大)的物質爆炸的產物,然而按現有的理論範疇還不能夠解釋這個過程是如何進行的,時至今日,科學們還在通過相關實驗來論證最新的「超弦理論」以支撐證明霍金的量子理論;
1975年,霍金被任命為劍橋大學重力物理學高級講師,1977年被任命為引力物理學教授,1978年獲得總部設在墨西哥的國際非營利組織世界文化理事會(World Cultural Council)頒發的阿爾伯特·愛因斯坦世界科學獎;
1979年,霍金與加拿大科學家外奈·伊斯雷爾(W. Israel)合作出版著作《General Relativity An Einstein centenary survey》(《廣義相對論評述:紀念愛因斯坦百年誕辰》),11月16日被任命為劍橋大學應用數學和理論物理學院盧卡斯數學教授(Lucasian Chair of Mathematics),霍金於1980年正式上任盧卡斯教授之後他的興趣轉向了量子宇宙論;
霍金還試圖通過通俗的演講,將自己的思想與整個世界進行交流,除了經常在英國及美國發表演說外,他還於1985年4月28日到安徽合肥訪問中國科技大學、2002年8月9日起先後到訪浙江大學、北京會議中心、八達嶺長城,2006年6月13日起先後到訪香港科技大學、北京天壇、人民大會堂和頤和園,為中國的科學迷們作了多場演講闡釋他的理論;
1985年夏天,霍金在訪問位於瑞士日內瓦的全球資訊網發源地歐洲核子研究組織(European Organization for Nuclear Research)時感染了嚴重的肺炎,由於病情危急而做了氣管切開手術,被徹底剝奪了說話的能力,在演講和問答時只能通過用僅有的兩個完好的手指在鍵盤上敲出要說的詞,組成相應的句子後,通過語音合成器發出聲音來完成;
1988年,霍金由於對量子宇宙論的發展所做出的傑出貢獻,尤其是和英國科學家羅傑·彭羅斯 (Roger Penrose,1931年8月8日~) 一起證明了著名的奇性定理(Singularity theore),而被以色列沃爾夫基金會(Wolf Foundation)頒發沃爾夫物理學獎(Wolf Prize in Physics);
1988年4月1日,霍金出版科普著作《A Brief History Of Time》(《時間簡史:從大爆炸到黑洞》)從研究黑洞出發探索了宇宙的起源和歸宿,該書被譯成40餘種文字,出版1000多萬冊,但因書中內容極其艱深而被戲稱為「讀不來的暢銷書」(Unread Bestseller);
1989年,霍金被英國女王伊莉莎白二世(Her Majesty Queen Elizabeth II,1926年4月21日~)授予大英帝國榮譽司令勳章 (Commander,簡稱「CBE」)爵位,不過霍金因為不滿英國對科技經費的削減而拒絕接受該爵位;
1993年,霍金在電視劇《星際迷航:下一代》中客串過演出,他在劇中扮演「霍金」和「牛頓」、「愛因斯坦」一起打橋牌,在卡通影片《辛普森一家》以及美劇《生活大爆炸》第5季第21集中也客串過演出,霍金的形象還在卡通片《飛出個未來》以及《居家男人》中出現;
1997年,霍金受邀參加在智利舉辦的瓦爾迪維亞科學研究中心(CECs)研討會,和其他一些物理學家討論關於引力、量子力學、宇宙黑洞等相關的問題,研討會的第二部分在南極半島喬治王島舉行,霍金和前來參會的部分物理學家由智利空軍護送飛抵位於南極半島的智利空軍基地,對南極進行了訪問;
2001年10月,霍金出版他的第二本著作《The Universe in a Nutshell》 (《果殼中的宇宙》),該書是《時間簡史》的姐妹篇,以相對簡化的手法及大量的圖解對宇宙的起源進行講解,書名出自於莎士比亞(William Shakespeare)名劇《哈姆雷特》(Hamlet),「復仇王子」哈姆雷特認為即便把他關在果殼中,他仍然是無限空間之王,而霍金認為宇宙的歷史也是果殼狀的;
2004年7月,霍金承認自己原來的「黑洞悖論」觀點是錯誤的,他指出黑洞因輻射而越變越小,大爆炸的奇點不斷被量子效應所抹平,而且整個宇宙空間正是起始於此,理論物理學的細節在未來的20年中還會有變化,但就觀念而言已經相當完備了;
2007年4月26日,霍金非常在佛羅裡達大西洋上空的波音727飛機中體驗了8次由美國零重力公司策劃的每次半分鐘的失重飛行(Zero Gravity),他非常開心地成為世界上第一位體驗到模擬太空人在軌道中所感受到的零重力飛行的殘障人士,正如他說的,雖然他遭受殘疾,但上天入海的事情他卻全都經歷過了;
2007年9月6日,霍金與二女兒露西·霍金(Lucy Hawking,1969年~)合著的兒童科幻小說《George's Secret Key to the Universe》(《喬治開啟宇宙的秘密鑰匙》)在法國出版,這是一本向兒童解釋關於時間和宇宙等方面的兒童讀物,2009年和2011年他們又合作完成了《喬治的宇宙》系列兒童科幻讀物的第二本《Georges Cosmic:Treasure Hunt》(《喬治的宇宙尋寶記》)和第三本《George and the Unbreakable Code》(《喬治和大爆炸》);
2009年4月6日,霍金病情加重並於20日住院治療,他出院後休整了一段時間,於8月12日在白宮接受了時任美國總統貝拉克·海珊·歐巴馬(Barack Hussein Obama,1961年8月4日~)頒發的總統自由勳章(Presidential Medal of freedom);
2010年6月2日晚,霍金參加了在全世界最大的藝術會場美國紐約林肯表演藝術中心(Lincoln Center for the Performing Arts)舉行的第3屆「世界科學節」(World Science Festival),在開幕式上華裔大提琴家馬友友(1955年10月7日~)領銜演出了弦樂合奏向霍金表達敬意;
2012年1月,霍金因臉部肌肉惡性萎縮已嚴重影響其表達能力,並嚴重影響他難以發出獨特的「電腦聲」,病情穩定之後的霍金迷上了用天文望遠鏡觀察宇宙,他給月球和冥王星拍了許多特寫照片,還擬定了一個包含火星、昴星團、仙女座大星雲以及之前的第9大行星冥王星等在內的未來觀測目標清單;
2014年11月7日,霍金參加了由環球影業(Universal Picture)出品的根據他青年時代故事改編,由埃迪·雷德梅恩(Eddie Redmayne,1982年1月6日~)主演的電影《The Theory of Everything》(《萬物理論》)的首映式,2015年1月12日上午埃迪·雷德梅恩憑藉在此電影中的精彩表演獲得第72屆美國金球獎(Golden Globe Awards)劇情類最佳男主角大獎;
2015年4月26日,在澳大利亞雪梨歌劇院舉行的「霍金之夜」活動中,90分鐘,通過先進的全息遠程呈現技術將霍金的3D全息投影從遙遠的英國劍橋大學投射到澳大利亞雪梨歌劇院的舞臺上,霍金和現場觀眾就科技與宇宙方面與觀眾們進行了長約90分鐘的交流,討論了宇宙奧秘以及地球未來,並分享了自己的生活感觸;
2017年6月,霍金為英國英國廣播公司(British Broadcasting Corporation,BBC)錄製了紀錄片《Expedition New Earth》(《史蒂芬·霍金:探索新地球》),在片中霍金表示人類必須離開地球並移民到地球以外的巨型宇宙飛船或其它星球上,他還表示雖然地球在未來發生大災難的概率不高,但這個概率會隨著時間的推移而不斷增加,地球末日災難在未來1千到1萬年之間是一個必然事件,如果人類不能進化成可以適應多種星球環境的物種,將會完全滅絕;
2018年3月14日凌晨3時46分,霍金在英格蘭劍橋的家中去世,享年76歲,當天正好是德國/美國科學家阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein,1879年3月14日~1955年4月18日)誕辰139周年,3月31日下午14時霍金的葬禮在劍橋大學大聖馬利亞教堂舉行,6月15日霍金的骨灰被安葬在倫敦威斯敏斯特教堂(Westminster Abbey)的中殿,科學家艾薩克·牛頓(Isaac Newton,1643年1月4日~1727年3月31日)墓旁。