Hawking 1942. január 8-án született Oxfordban, két oxfordi öregdiák gyermekeként. A család nagy hangsúlyt fektetett a gyermekek oktatására. Bár a középiskolában Einstein volt a beceneve, eleinte egyáltalán nem tűnt ki iskolatársai közül, azonban egyértelmű érdeklődést mutatott a természettudományos tárgyak iránt. Az oxfordi egyetem első évében ,,borzalmasan könnyűnek” találta a tanulást. Úgy gondolta, tanárai csak egy lusta diákot látnak benne, fizikatanára, Robert Berman azonban úgy vélekedett, hogy a vizsgáztatók elég intelligensek voltak ahhoz, hogy tudják, egy sokkal okosabb ember ül velük szemben.
Hawkingot felvették a Cambridge-i Egyetem kozmológia szakára doktori képzésre, ám akkoriban megrázó hírt kapott – a motoneuron betegségek leggyakoribb fajtájával, az ALS-sel (amiotrófiás laterálszklerózis) diagnosztizálták. Orvosai csupán két évet jósoltak neki, Stephen azonban az összes orvosi prognózisra rácáfolt, miután több mint ötven évet élt le betegségével. A depresszióból egyik professzora rántotta ki, akinek bátorítására folytatta kutatómunkáját. Szintén Cambridge-ben ismerkedett meg későbbi feleségével, Jane Wilde-dal, akivel harminc évig voltak házasok.