Nació en Londres, hijo del biógrafo, poeta y ensayista Leonard Húxley y de la fundadora de la Priors Field School for Girls, Julia Francis; fue el hermano mayor del célebre novelista Aldous Huxley, por quien siempre sintió gran admiración. Recibió una educación esmerada, frecuentó los mejores colegios y creció en un ambiente de ciencias, estudio y cultura. Fue becario del King's College, en Eton, y becario del Brakenbury, en Balliol. Estudiante de zoología en Oxford, en 1909 obtuvo las máximas calificaciones. También prestó gran interés a la poesía, y en 1908 obtuvo el premio Newdigate para poetas de habla inglesa; su libro de poemas The Captive Shrew vio la luz en 1932.
Sus primeros estudios científicos versaron sobre las aves y las hormigas, y despertaron su gran interés por la evolución y la enseñanza de la Zoología. De 1910 a 1912 enseñó en Oxford; de 1912 a 1916, en la Rice University de Houston, Texas; nuevamente en Oxford, de 1919 a 1925; y en el King's College de la Universidad de Londres, de 1925 a 1927. En esta última fecha renunció a la cátedra para consagrarse a actividades de investigador , escritor y conferenciante.
Autor de más de 40 libros y de innumerables artículos para revistas científicas y de divulgación, fue notable su aporte a la comprensión de los procesos de crecimiento y desarrollo, conducta animal, selección sexual, taxonomía y evolución. Como teórico, destacan especialmente sus nada convencionales puntos de vista sobre el sexo y la eugenesia ; en 1962 sugirió que los matrimonios que de verdad quisieran contribuir al progreso de la humanidad deberían practicar la inseminación artificial con muestras de seres excepcionalmente dotados, física e intelectualmente. Hizo suyas también las premoniciones sobre la explosión demográfica, el deterioro del medio ambiente, y el futuro de la especie humana. Falleció en Londres.