1942年1月8日，霍金出生于英國牛津，同一天是伽利略逝世300周年。霍金17歲入讀牛津大學，畢業后進入劍橋大學繼續深造，從事宇宙學的研究和學習。進入劍橋大學的第一年，21歲的霍金被診斷出患有肌萎縮性側索硬化癥（俗稱“漸凍癥”）。霍金與第一任妻子簡，相識于劍橋大學。

        已在美國上映的《萬物理論》就是從霍金的劍橋時期開始，講述了霍金患病前后與簡相遇、結為夫妻的經歷。霍金在求學期間，身體已經出現了僵硬等癥狀，但是，簡陪伴他完成了博士學業，并堅持與他結婚。這段婚姻給霍金帶來了3個孩子。在1970年，第二個孩子女兒露西出生時，霍金已經開始使用輪椅。

        由于漸凍癥，霍金被禁錮在輪椅上40多年，不過，身體的問題沒有阻止霍金成為物理界的超新星。在劍橋擔任研究員期間，在關于宇宙起源的問題上，他提出了宇宙之始是“無限密度的一點”的著名理論。1974年，他宣布發現黑洞輻射，同年成為英國皇家學會會員。

        1979年，霍金任盧卡斯講座數學教授，該教授席位可算是學術界最負盛名的教授名銜，在霍金之前，巴洛和牛頓等科學巨匠也曾擔任過這一教授職位。

        1970年代，霍金與羅杰·彭羅斯一起，證明了著名的“奇性定理”。霍金在研究愛因斯坦的廣義相對論時發現，空間和時間存在著奇點，時空被高度彎曲畸變，廣義相對論暗示了空間和時間是從大爆炸奇點處開始而至黑洞結束。由于證實了“奇性定理”，1988年霍金與彭羅斯共同獲得了沃爾夫物理獎。

        1980年代，霍金開始研究量子宇宙論。他因患肺炎而接受氣管穿刺手術，從此再不能說話。喪失語言能力后，霍金賴于表達思想的唯一工具，就是一臺電腦聲音合成器。他用僅能活動的幾個手指操縱一個特制的鼠標器，在電腦屏幕上選擇字母、單詞來造句，然后通過電腦播放聲音，這種聲音據說是類似金屬般的電子音。此外，霍金眼鏡上方還裝了紅外線發放及偵測器，只要他移動眼球，紅外線偵測器就可捕捉到信息，反饋到電腦屏幕上，供霍金選擇。      

        1988年，霍金出版了《時間簡史》，將高深的理論物理通俗化，從研究黑洞出發，探索了宇宙的起源和歸宿。這本書成為全球科學著作的里程碑，它被翻譯成40種文字，暢銷全球。      

        霍金被不少粉絲稱為“宇宙怪獸”，40年間他每次提出的新理論——從“霍金輻射”到“信息守恒”，再到“沒有黑洞”，每每都能引發物理界的震動。

        1976年，霍金宣布，自己通過計算得出結論，黑洞在形成過程中，其質量減少的同時還不斷以能量的形式向外界發出輻射。這就是著名的“霍金輻射”理論。但是，理論中提到的黑洞輻射中，并不包括黑洞內部物質的任何信息，一旦這個黑洞濃縮并蒸發消失后，其中的所有信息就都隨之消失了。這便是所謂的“黑洞悖論”。 

        這種說法與量子力學的相關理論出現相互矛盾之處，因為現代量子物理學認定，物質信息是永遠不會完全消失的。近30年來，霍金試圖以各種推測來解釋這一自相矛盾的觀點。霍金曾表示，黑洞中的量子運動是一種特殊情況，由于黑洞的引力非常強烈，量子力學在此時已不再適用了。但是，霍金的這種說法并沒有得到科學界眾多持懷疑態度者的認可。   

        霍金本人未獲得過諾貝爾物理獎，很大程度上是由于諾貝爾物理獎的頒獎對象是實驗物理學家，而非理論物理學家。霍金目前提出的各種理論，尚未被證實，還停留在理論階段。當年愛因斯坦獲得諾貝爾獎，也并非因為相對論，而是用實驗完整證明了光電效應理論。而霍金早年提出的部分理論，還在被他自己不斷推翻。

        2004年7月21日，在愛爾蘭都柏林舉行的“第17屆國際廣義相對論和萬有引力大會”上，霍金宣布了他對宇宙黑洞的最新研究成果，他表示，自己原來的觀點錯了，信息應該守恒：黑洞并非如他和其他大多數物理學家以前認為的那樣，對其周遭的一切“完全吞食”，事實上，被吸入黑洞深處的物質的某些信息，可能會在某個時刻釋放出來。   

        2014年1月，霍金在提供學術文章在線發表的服務器arxiv上，發表了一篇題目古怪的論文——《信息保存和黑洞天氣預報》，這篇論文是根據2013年8月他通過Skype在加利福尼亞圣芭芭拉市凱維里理論物理研究所的一次會議上發表的講話整理而成的。

        在這篇論文中，霍金推翻了“事件視界”的概念。所謂“事件視界”，是被認為包覆于每個黑洞周圍的不可見的邊界。一旦進入了這個邊界，包括光在內的一切都將永無逃離之日。霍金在他這次驚世駭俗的主張當中，以溫和得多的“表觀視界”代替了“事件視界”的提法。“表觀視界”只會暫時地禁錮物質和能量，最終還是會把它們釋放出來，盡管已是面目全非。        

        關于黑洞的經典理論認為，什么都不能從黑洞中逃脫，然而，量子理論卻意味著能量和信息能夠逃離黑洞。霍金承認，人們需要一個能將引力和其他基本自然力統一起來的理論。這個答案仍然是不解之謎，已經令物理學家上下求索了接近一個世紀。現在，霍金提出了新的觀點。量子力學和廣義相對論依然完好無損，但黑洞不再擁有一個火爆的“事件視界”。他觀點的核心是，量子效應在黑洞周圍造成了狂暴的時空漲落，以至于無法存在一個平滑的邊界面。

        如果“表觀視界”才是黑洞真正的邊界，那么沒有“事件視界”意味著沒有黑洞——假如我們將黑洞理解為光線永遠無法逃脫的區域。        

        《自然》雜志就霍金的新觀點采訪了曾與霍金合作過的加拿大物理學家、黑洞專家唐·佩奇（Don Page），他認為霍金設想的情形是可以接受的，雖然這樣否定“事件視界”的存在非常激進。還有多數科學家對霍金的新觀點持謹慎態度。不過曾經師從霍金的加州大學伯克利分校理論物理學家拉斐爾·布索(Raphael Bousso)說：“現在距離霍金發表他第一篇關于黑洞和信息的論文已經有40年了，但我們仍然對于這些問題討論不止，這一事實也足以證明他的新觀點意義重大”。