惠更斯自幼聰慧，13歲時曾自製一台車床，表現出很強的動手能力。他的祖父，也叫克里斯蒂安·惠更斯，作為秘書效力於沉默者威廉（William the Silent）以及毛里斯親王（Prince Maurice）。在1625年，他的父親康斯坦丁（Constantijn）成為親王弗雷德里克·亨利（Prince Frederic Henry）的秘書，而且正如克里斯蒂安的哥哥，另一位康斯坦丁（Constantijn）那樣，在隨後的生涯中，一直服務於奧蘭治家族（Orange family）。
跟隨這個效命於奧蘭治王室（house of Orange）的外交事務（diplomatic service）傳統，惠更斯家族有一個堅實的教育和文化傳統。他的祖父積極參與到對孩子們的教育中，於是惠更斯的父親在文學和科學方面都極為博學。他曾與梅森（Mersenne）和笛卡爾有過通信，而笛卡爾受到過惠更斯在海牙對他的很好的招待。康斯坦丁是一個對藝術很有品位的人，有繪畫才能，也是一個音樂家、多才的作曲家，而尤其是，一個傑出的詩人；他那些用荷蘭文和拉丁文寫下的篇章，令他在荷蘭文學史上獲得了經久不衰的地位。
就像他父親一樣，康斯坦丁積極地致力於孩子的教育。克里斯蒂安和哥哥康斯坦丁在家中接受父親和私人教師的教育，一直到16歲。兄弟倆在音樂（克里斯蒂安善於歌唱，並能演奏古大提琴[viola de gamba]，魯特詩琴[lute]和撥弦鍵琴[harpsichord]）、拉丁語、希臘語、法語、一些義大利語、以及邏輯、數學、力學、還有地理學方面有了一個背景。作為一個非常天才的學生，克里斯蒂安在幼年就展示出了兼顧理論方面的興趣以及對實際套用與建造的洞察力，這也成為了他後來的科學工作的特點。
從1645年5月到1647年三月，克里斯蒂安在萊頓大學（University of Leiden）學習法律與數學。其中數學是學自凡司頓（Frans van Schooten）。他學習了經典數學，也學習了韋達（Viète）、笛卡爾、費馬的現代方法。在這一時期，他的父親告訴梅森其子對落體問題的研究，這引起了梅森的注意，也從而開始了在克里斯蒂安與梅森之間的直接通信。笛卡爾，其工作在這些年深深地影響了年輕的惠更斯，也對克里斯蒂安的工作表示興趣與欣賞。從1647年3月到1649年八月，克里斯蒂安在新成立的位於布雷達（Breda）的奧蘭治學院（Collegium Arausiacum[College of Orange]）學習法律，他的父親是這所學校的校長，而佩爾（Pell）教數學。
最初惠更斯集中於數學：面積和體積的確定，以及由帕普斯（Pappus）的工作所啟發的代數問題。在1651年，《雙曲線、橢圓和圓的求積定理》[1]（Theoremata de quadratura hyperboles, ellipsis et circuli）[1] 寫成，包括對聖文森特的格里高利（Gregory of St. Vincent）的圓求積的反駁。而後是1654年的《圓大小的發現》（De circuli magnitudine inventa）[2]。在接下來的歲月中，惠更斯研究了拋物線求長、求拋物線旋轉面的面積、許多曲線如蔓葉線、擺線（與帕斯卡在1658年公開提出的一個問題有聯繫）和對數曲線的切線和面積問題。1657年，惠更斯關於機率問題的論文發表，《論賭博中的計算》（Tractatus de ratiociniis in aleae ludo）[4]。
1650年，一個關於流體靜力學的手稿[20]已經完成。而在1652年，惠更斯將彈性碰撞的規律公式化，並開始幾何光學的學習。在1655年他讓自己與他哥哥一起，去磨製鏡片。他們製造了顯微鏡和望遠鏡。而惠更斯在1655-1656年的冬天，發現了土星的衛星並辨識出了土星光環，兩者分別報告於《土星之月新觀察》（De Saturni luna observatio nova [3]）和《土星系統》（Systema Saturnium [6]）中。
1656年惠更斯發明了擺鐘。這在1658年的《時鐘》（Horologium [5]）（不要與後來的Horologium oscillatorium混淆）中有記述。這也造就了一些機會讓他發現擺線等時性（tautochronism）（1659）、研究漸屈線（evolute）和擺動中心（center of oscillation）的理論。惠更斯對離心力的研究也從1659年開始。在這些年中，他與許多學者的通信大量增多，那些學者有聖文森特的格里高利、沃利斯（Wallis）、凡司頓和斯呂塞（Sluse）。在1660年之後，對擺鐘在海上確定經度的套用研究占據了他很多的時間。
關於上面提到的旅行，第一次是1655年的7月到9月，惠更斯來到巴黎，在那裡遇見了伽桑狄（Gassendi）、羅伯威爾（Roberval）、索畢耶（Sorbiere）以及布利奧（Boulliau）——也就是後來組建法國皇家科學院（Academie Royale des Sciences）的那些學者。與他的哥哥一樣，利用在法國停留的機會，在昂熱（Angers）取得了一個民法及教會法規“utriusque juris”博士學位。當他第二次在巴黎停留，那是1660年10月到1661年3月，他見到了帕斯卡、奧祖（Auzout）以及笛沙格（Desargues）。後來他在去了倫敦，呆到1661年5月。在那裡，惠更斯參加了格雷欣學院（Gresham College）的會議，遇見了莫里（Moray）、沃利斯（Wallis）以及奧登堡（Oldenburg），而波義耳的空氣泵實驗給他留下了深刻印象。第三次來巴黎，是從1663年4月到1664年5月，中間有一次去倫敦的旅行（1663年6月到9月）。他在倫敦成為了新成立的皇家學會（Royal Society）的會員。接著他回到巴黎，在那裡從路易十四獲得了科學工作的第一筆薪俸。
在1664年，泰弗諾（Thévenot）找到惠更斯，請他成為在巴黎即將成立的一所學院（academy）的成員；柯爾貝爾（Colbert）提議為梅森之後在巴黎舉行的非正式學者會議，給予一個官方的地位以及資助。在1666年，皇家科學院（Académie Royale des Sciences）成立，惠更斯接受了會員資格，並在那年5月前往巴黎。此後在巴黎一直呆到1681年，中間僅因為健康原因，有兩次在海牙（Hague）呆了一段時間。惠更斯身體不太好，在1670年初，他被一場嚴重的疾病所折磨。在9月，他部分痊癒並前往海牙，在1671年6月回到巴黎。而在1675年秋，疾病復發，從1676年7月到1678年6月惠更斯再次呆在海牙。
作為學會最卓越的會員，惠更斯獲得了很高的薪俸，並居住在皇家圖書館（Bibliothéque Royal）的一套房間中。在學會中，惠更斯鼓勵一項研究自然的培根式計畫（Baconian program）。他積極參與天文觀測（例如對土星的觀測）和空氣泵實驗中來。在1669年他闡述了他的重力起因理論，而在1678年他寫了《論光》（Traité de la lumière [12]），其中宣布了他在1676-1677年發展出來的光的波動理論（嚴格地說是光的脈衝理論）。在1668-1669年，他在理論上和實驗上，研究了阻力介質中的物體運動。在1673年，他與帕平（Papin）合作，建造了一個內燃機（moteur à explosion）。而此後他也與萊布尼茲有定期接觸。惠更斯在1673年開始了他關於簡諧振動的研究，並設計出由彈簧而非鐘擺來校準時間的鐘表，接著，就發生了他與胡克（Hooke）的優先權之爭。在1677年他使用了顯微鏡進行研究。
又一次因為疾病，惠更斯在1681年離開巴黎，在1683年之前痊癒，但與此同時柯爾貝爾去世，而如果在巴黎沒有他的支持，惠更斯因其國籍、新教信仰以及家庭與奧蘭治王室的關係，會給他招致強烈的反對，因此他決定呆在荷蘭。從而他的經濟狀況不像以前那樣有保障，而他可以靠家裡的土地所有權而有一份收入。惠更斯從未結婚。在海牙以及在靠近福爾堡（Voorburg）附近的家庭鄉村別墅Hofwijck的相對孤寂的狀態中，他繼續光學研究，建造了許多鐘錶，並試用於幾次長距離航海中，他還寫下了《被發現的天上的世界》（Cosmotheoros [14]）。1689年6月到9月，他訪問英格蘭，在那裡遇到了牛頓。牛頓的《原理》引起了惠更斯的仰慕之情但也激起了他強烈的分歧。兩者的證據在《論光》及本書補編的《論重力的原因》（Discours de la cause de la pesanteur [13]）中能找到。與法蒂奧（Fatio de Duillier）的討論，與萊布尼茲的通信，以及對他的微分積分的興趣，在最後的幾年中使惠更斯的注意力轉回數學。
