Geboren te Gilstead, Bingley, West Riding of Yorkshire. Sir Fred Hoyle was een Engelse astronoom, kosmoloog en wiskundige die de theorie van de stellaire nucleosynthese formuleerde en een van de auteurs was van het invloedrijke B 2 FH-artikel. Hoyle schreef ook sciencefictionromans, korte verhalen en hoorspelen, was medebedenker van televisieseries en was samen met zijn zoon Geoffrey Hoyle co-auteur van twaalf boeken én schreef een autobiografie, The Small World of Fred Hoyle (1986). Zijn vader Ben Hoyle was violist en werkte in de wolhandel in Bradford, en diende als machinegeweerschutter in de Eerste Wereldoorlog. Zijn moeder, Mabel Pickard, had muziek gestudeerd aan het Royal College of Music in Londen en werkte later als bioscooppianiste. Hoyle werd opgeleid aan de Bingley Grammar School, aan Emmanuel College en St. John’s College in Cambridge. Als jongeman zong hij in het koor van de plaatselijke Anglicaanse kerk.
Hij hield ook controversiële standpunten in over andere wetenschappelijke kwesties - met name zijn verwerping van de "Big Bang"-theorie (een term die hij bedacht op BBC Radio) ten gunste van het "steady-state model", en zijn promotie van panspermie als de oorsprong van het leven op aarde. Hij bracht het grootste deel van zijn werkzame leven door aan St John's College, Cambridge en was de oprichter van het Institute of Theoretical Astronomy in Cambridge. In 1936 deelde Hoyle de Mayhew Prize met George Stanley Rushbrooke.
Eind 1940 verliet Hoyle Cambridge om naar Portsmouth te gaan om voor de Admiraliteit te werken aan radaronderzoek , bijvoorbeeld door een methode te bedenken om de hoogte van binnenkomende vliegtuigen te bepalen. Hij kreeg ook de leiding over tegenmaatregelen tegen de radargeleide kanonnen die op de Graf Spee werden gevonden na het tot zinken brengen ervan in de Rio de la Plata. Het radarproject van Groot-Brittannië was een grootschalige operatie en was waarschijnlijk de inspiratie voor het grote Britse project in Hoyle's roman The Black Cloud. Twee collega's in dit oorlogswerk waren Hermann Bondi en Thomas Gold, en de drie hadden veel discussies over kosmologie. Het radarwerk omvatte verschillende reizen naar Noord-Amerika, waar hij van de gelegenheid gebruikmaakte om astronomen te bezoeken. Tijdens een reis naar de VS leerde hij over supernovae bij Caltech en Mount Palomar en, in Canada, over de kernfysica van plutonium-implosie en -explosie, merkte enige overeenkomst tussen de twee op en begon na te denken over supernova-nucleosynthese. Hij vormde ook een groep in Cambridge die de stellaire nucleosynthese in gewone sterren onderzocht en stoorde zich aan de geringe hoeveelheid stellaire koolstofproductie in bestaande modellen. Hij merkte op dat een bestaand proces een miljard keer productiever zou zijn als de koolstof-12- kern een resonantie had bij 7,7 MeV, maar kernfysici lieten destijds een dergelijke waargenomen waarde weg. Tijdens een andere reis bezocht hij de kernfysicagroep van Caltech, bracht daar een paar maanden sabbatical door en overtuigde hen, ondanks hun scepsis, om de Hoyle-toestand in koolstof-12 te vinden, waaruit een volledige theorie van de stellaire nucleosynthese werd ontwikkeld, mede geschreven door Hoyle en leden van de Caltech-groep.
In 1945, na het einde van de oorlog, keerde Hoyle terug naar de Universiteit van Cambridge als docent aan St John's College, Cambridge (waar hij sinds 1939 Fellow was). Hoyle's jaren in Cambridge, 1945-1973, zagen hem stijgen naar de top van de wereldwijde astrofysica theorie, op basis van een opmerkelijke originaliteit van ideeën die een breed scala aan onderwerpen besloegen. In 1958 werd Hoyle benoemd tot Plumian Professor of Astronomy and Experimental Philosophy aan de Universiteit van Cambridge. In 1967 werd hij de oprichter van het Institute of Theoretical Astronomy (later omgedoopt tot het Institute of Astronomy, Cambridge ), waar zijn innovatieve leiderschap er snel toe leidde dat deze instelling een van de belangrijkste groepen in de wereld voor theoretische astrofysica werd. In 1971 werd hij uitgenodigd om de MacMillan Memorial Lecture te geven aan het Institution of Engineers and Shipbuilders in Scotland. Hij koos het onderwerp "Astronomische Instrumenten en hun Constructie". Hoyle werd in 1972 geridderd tijdens de New Year Honours.
Hoewel hij twee vooraanstaande ambten bekleedde, was Hoyle in 1972 ontevreden over zijn leven in Cambridge. Een geschil over de verkiezing tot hoogleraar leidde ertoe dat Hoyle in 1972 aftrad als hoogleraar aan de Plumian University. Het jaar daarop nam hij ook ontslag als directeur van het instituut.
Na zijn vertrek uit Cambridge schreef Hoyle diverse populairwetenschappelijke en sciencefictionboeken en gaf hij wereldwijd lezingen, deels om in zijn onderhoud te voorzien. Hoyle was nog steeds lid van de gezamenlijke beleidscommissie (sinds 1967) tijdens de planningsfase van de 150-inch Anglo-Australian Telescope bij het Siding Spring Observatorium in Nieuw-Zuid-Wales. Hij werd in 1973 voorzitter van de raad van bestuur van de Anglo-Australian Telescope en was voorzitter van de opening ervan in 1974 door Charles, Prins van Wales.
Op 24 november 1997, tijdens een wandeling door de heidevelden in West Yorkshire, vlakbij zijn ouderlijk huis in Gilstead, viel Hoyle in een steile kloof genaamd Shipley Glen. Hij werd ongeveer 12 uur later gevonden door een groep die speurhonden gebruikte. Hij werd twee maanden in het ziekenhuis opgenomen met een gebroken schouderblad en longontsteking en nierproblemen, beide als gevolg van onderkoeling. Daarna ging hij sterk achteruit en leed aan geheugen- en mentale behendigheidsproblemen. In 2001 kreeg hij een reeks beroertes. Overleden te Bournemouth, Dorset.
Co-auteurs: John Elliott; Geoffrey Hoyle