Stephen Hawking lahir pada tanggal 8 Januari 1942 saat Perang Dunia  II tengah seru-serunya. Entah suatu pertanda atau hanya kebetulan, kelahiran Hawking bertepatan dengan hari kematian Galileo pada tahun 1642 dan juga kelahiran Newton pada tahun tersebut. Stephen Hawking lahir dari pasangan suami-istri Frank dan Isobel Hawking. Frank bekerja sebagai seorang dokter yang terlibat dalam penelitian medis dan sering keluar negeri, sementara Isobel bekerja sebagai petugas pajak, lalu menjadi sekretaris di sejumlah tempat. Pasangan ini dikaruniai empat orang anak.
Pada tahun 1950 keluarga Hawking pindah ke St. Albans, tiga puluh mil utara London. Di kota itu Frank menjadi kepala divisi parasitologi di National Institute for Medical Research. Di waktu senggang, Frank bahkan menulis beberapa novel  (yang tidak pernah dipublikasikan, dan diejek oleh istrinya sebagai hasil bualan belaka). Dan tokoh idola Stephen muda adalah Bertrand Russel dan Gandhi, bukan bintang olah raga atau bintang film. Hawking berasal dari keluarga yang tidak kaya, tetapi juga tidak miskin.
Saat berumur sepuluh tahun, Hawking disekolahkan di sekolah terbaik: St. Albans School dengan SPP sekitar seratus lima puluh dollar. Secara bertahap selama sekolah, mulai terlihat jelas bahwa Hawking cukup cerdas namun bicaranya terlalu cepat untuk bisa dipahami. Michael, seorang anak yang selalu berada diatas peringkat Hawking sekaligus temannya mengatakan "saat itu aku menyadari untuk pertama kalinya bahwa dia tidak hanya cerdas, tidak hanya pintar, namun luar biasa".
Pada tahun 1958 Hawking menghadapi ujian masuk sekolah lanjutan. Ayahnya ingin dia belajar biologi agar dia bisa menjadi dokter seperti ayahnya. Namun Hawking lebih tertarik dengan matematika, dan memang dia yang terbaik dalam matematika. Akhirnya mereka berkompromi, Hawking belajar matematika, fisika, serta kimia di sekolah lanjutan dan kemudian mendapatkan beasiswa dengan nilai terbaik pada ujian masuk Oxford di tahun berikutnya.
Pada tahun 1959, Hawking masuk University College, Oxford, fakultas ilmu pengetahuan alam, jurusan fisika. Bagi Hawking, matematika adalah satu-satunya kunci dalam memahami semesta. Minat Hawking terfokus pada dunia yang lebih luas di sekitarnya, dan ini dipelajarinya dengan tekun, di mana hampir tiap malam dia melakukan observasi. Meskipun Hawking seorang mahasiswa yang bermalas-malasan untuk berkuliah karena dia cerdas, dia tetap memutuskan untuk melanjutkan studi  di jenjang berikutnya
Hawking memilih program pasca-sarjana bidang kosmologi di Cambridge untuk berguru pada Hoyle, pakar kosmologi terkemuka pada saat itu. Pada tahun 1962 saat usianya 20 tahun dia tiba di Trinity Hall, Cambridge. Saat masih di Oxford, pada tahun terakhirnya, Hawking pernah jatuh dari tangga dan kepalanya membentur lantai serta didiagnosa terkena penyakit amyotrophic lateral sclerosis (ALS). ALS adalah penyakit degeneratif progresif pada sel syaraf di tulang belakang dan otak yang perlahan membuat penderitanya menjadi lumpuh.
Akibat penyakit yang di deritanya, Hawking menjadi depresi. Hingga pada pesta malam tahun baru dia bertemu dengan seorang gadis bernama Jane Wilde yang berumur 18 tahun, bersekolah di St. Albans Highschool. Pertemuannya dengan Jane mengurangi depresi dari penyakit yang ia alami. Meski begitu, penyakit ALS yang dia derita mulai menggerogoti badannya, hingga Hawking terpaksa menggunakan tongkat untuk berjalan
Tahun 1965 Hawking mulai mengawali tesis Ph.D., dan pada bulan Juli dia menikahi Jane. Sebelumnya pada tahun 1960, teori relativitas dan kuantum telah mengubah pandangan tentang dunia sub atom dan semesta raya. Relativitas berarti bahwa ruang adalah melengkung  (kurva) dan semesta memiliki batas. Hawking mencatat bahwa relatifvitas tidak sejalan dengan fisika pada tingkat mekanika kuantum, jadi tidak cukup untuk menjelaskan tentang lubang hitam.
Menurut teori Einstein tentang pengaruh gaya gravitasi pada cahaya, setelah melewati titik tertentu pengaruh gaya gravitasi akan sedemikian besar sehingga tidak ada sesuatu pun, bahkan cahaya yang bisa lolos dari medan gravitasi tersebut. Titik ini tercapai saat bintang runtuh sampai radius tertentu, bergantung pada massanya. Radius ini adalah titik di mana bintang yang runtuh berubah menjadi lubang hitam. Matahari kita saat ini memiliki radius 700.000 km dan akan menjadi lubang hitam saat radiusnya menyusut menjadi 3 Â km.
Pada tahun 1971, Hawking memperoleh gagasan bahwa setelah peristiwa big bang, sejumlah lubang hitam berukuran mini terbentuk. Lubang hitam ini sedemikian padat dengan massa satu milyar ton namun ukurannya tidak lebih besar dari sebuah photon, partikel elementer yang memancarkan cahaya. Hawking menunjukkan bahwa lubang hitam mini ini cukup unik, ia memiliki massa dan gaya berat yang sangat besar sehingga tunduk pada hukum relativitas, namun karena ukurannya yang sangat kecil maka ia juga tunduk pada hukum mekanika kuantum.
Permukaan lubang hitam tidak pernah berkurang atau menyusut . dengan kata lain, sekalipun ada dua lubang hitam yang berdekatan, keduanya tidak akan saling menelan satu sama lain. Sebaliknya, luas seluruh permukaan keduanya tetap sama atau bertambah, tapi tidak mungkin berkurang. Hawking menyadari bahwa sifat permukaan lubang hitam memiliki kemiripan yang cukup aneh dengan hukum termodinamika kedua. Hukum ini menyatakan bahwa entropi (ketidakberaturan) dalam  sistem terisolasi akan selalu sama atau bertambah; dan jika ada dua sistem semacam ini yang tergabung, maka jumlah entropi total menjadi lebih besar daripada entropi sebelumnya.
