1959年17歲的霍金入讀牛津大學(xué)的大學(xué)學(xué)院攻讀自然科學(xué)，用了很少時間而得到一等榮譽學(xué)位，隨后轉(zhuǎn)讀劍橋大學(xué)研究宇宙學(xué)。
1963年，21歲的他不幸被診斷患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥即運動神經(jīng)細(xì)胞病。當(dāng)時，醫(yī)生曾診斷身患絕癥的他只能活兩年，可他一直堅強地活了下來。
1965年，23歲時他取得了博士學(xué)位留在劍橋大學(xué)進(jìn)行研究工作。
1973年，他考察黑洞附近的量子效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)黑洞會像天體一樣發(fā)出輻射，其輻射的溫度和黑洞質(zhì)量成反比，這樣黑洞就會因為輻射而慢慢變小，而溫度卻越變越高，最后以爆炸而告終。黑洞輻射或霍金輻射（包括de Sitter空間中的霍金輻射）的發(fā)現(xiàn)具有極其基本的意義，它將廣義相對論、量子場論和熱力學(xué)統(tǒng)一在一起，其為彎曲時空中的量子場論。1973年以后，他的研究轉(zhuǎn)向了量子引力論。雖然人們還沒有得到一個成功的理論，但是它的一些特征已被發(fā)現(xiàn)。例如，空間－時間在普朗克尺度下不是平坦的，而是處于一種粉末的狀態(tài)。在量子引力中不存在純態(tài)，因果性受到破壞，因此使不可知性從經(jīng)典統(tǒng)計物理學(xué)、量子統(tǒng)計物理提高到了量子引力的第三個層次。
1980年以后，霍金的興趣轉(zhuǎn)向了量子宇宙論，提出了能解決宇宙第一推動問題的無邊界條件。2004年7月，他承認(rèn)了自己原來的“黑洞悖論”觀點是錯誤的。《時間簡史》的副題是從大爆炸到黑洞。史蒂芬·威廉·霍金認(rèn)為他一生的貢獻(xiàn)是在經(jīng)典物理的框架里，證明了黑洞和大爆炸奇點的不可避免性，黑洞越變越大，但在量子物理的框架里，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(yīng)所抹平，而且整個宇宙空間正是起始于此。理論物理學(xué)的細(xì)節(jié)在未來的20年中還會有變化，但就觀念而言，已經(jīng)相當(dāng)完備了。
1985年，他因患肺炎做了穿氣管手術(shù)，被徹底剝奪了說話的能力，演講和問答只能通過語音合成器來完成。
1985年，第一次來到中國，到中國科技大學(xué)和北京師范大學(xué)訪問。在科大水上講演廳做天體物理的學(xué)術(shù)報告。
1988年，霍金的科普著作《時間簡史：從大爆炸到黑洞》發(fā)行，從研究黑洞出發(fā)，探索了宇宙的起源和歸宿，該書被譯成40余種文字，出版逾1000余萬冊，但因書中內(nèi)容極其艱深，在西方被戲稱為“讀不來的暢銷書”，有學(xué)者曾指這種書之所以仍可以如此暢銷，是因為書本嘗試解答過去只有神學(xué)才能觸及的題材：時間有沒有開端，空間有沒有邊界。
2001年10月，又一部作品《果殼中的宇宙》 出版發(fā)行。該書是《時間簡史》的姐妹篇，以相對簡化的手法及大量圖解，訴說宇宙起源。
2002年，第二次來中國，在北京、杭州作主題為《膜的新奇世界》科普報告，向公眾闡釋他的關(guān)于天體演化的“M理論”。
霍金亦試圖通過通俗演講，將自己的思想與整個世界交流，除了常在英國及美國發(fā)表演說，他90年代曾兩次到訪日本。
2006年，他在香港透露正與女兒合撰寫一套類似于《哈利波特》、但主題是理論物理學(xué)而非魔法的小說。
2006年6月，第三次來中國，他帶來的仍然是自己關(guān)于宇宙學(xué)最新的研究，在香港科技大學(xué)體育館主持一個題為"宇宙的起源"的演講時，轟動一時，被戲稱為受到“搖滾巨星”級的接待。2006年6月19日上午，在人民大會堂向北京的公眾講述《宇宙的起源》。
2009年4月6日，霍金因病取消外訪，同月20日因病送院治理，情況欠佳。
2012年1月傳出因臉部肌肉惡性萎縮，已嚴(yán)重影響其表達(dá)能力，并有可能使他無法發(fā)出獨特的“電腦聲”。
2012年4月6日播出的熱播美劇《生活大爆炸》第五季第21集中，史蒂芬·霍金本色出演參與了客串。
2012年，霍金在趙曉凱收藏北京奧運火炬上蓋上了兩枚金色指紋，并題詞：“為了人類長期生存，為了世界和平，我們需要銷毀所有核武器”。
2017年為英國BBC錄制紀(jì)錄片《探索新地球》。
