Ông sinh ngày 16 tháng 5 năm 1921 tại xã Cẩm Kim, thị xã Hội An, tỉnh Quảng Nam, trong một gia đình khá giả. Ông tham gia cách mạng ngay từ năm 16 tuổi. Năm 1942, ông được kết nạp vào Đảng Cộng sản Đông Dương. Năm 1944, ông bị chính quyền Nhật bắt rồi giam ở Hoả Lò, sau đó ông vượt ngục về Quảng Nam. Năm 1945, ông Trưởng ban bạo động cướp chính quyền tại khu mỏ Nông Sơn. Sau đó ông làm bí thư các huyện Quế Sơn, Tiên Phước, đặc khu Hoàng Văn Thụ... Từ những năm 1950, ông làm Phó trưởng ban Tuyên huấn tỉnh Quảng Nam về văn hóa - giáo dục, Ủy viên Thường vụ Chi hội Văn nghệ phía Nam và tổng biên tập báo Hừng Đông và báo Dân tộc. Từ đây hoạt động của ông bắt đầu nghiêng về lĩnh vực văn hoá nghệ thuật.

Năm 1952, ông được giao nhiệm vụ thành lập Đoàn tuồng liên khu V. Đoàn đã quy tụ nhiều nghệ sĩ tài hoa như Đội Tảo (Nguyễn Nho Tuý), Phó Sơn, Sáu Lai, Ngô Thị Liễu... Từ công tác chính trị, ông đã trở thành nhà nghiên cứu tuồng.

Năm 1954, ông tập kết ra Bắc, làm Trưởng phòng văn hóa quần chúng của Bộ Văn hoá, sau đó ông cùng Thế Lữ phụ trách Ban Nghiên cứu nghệ thuật sân khấu. Năm 1957, ông trở thành Tổng thư ký đầu tiên của Hội nghệ sĩ sân khấu Việt Nam. Năm 1959, ông xây dựng Trường nghệ thuật sân khấu và là Hiệu trưởng đầu tiên của trường. Ông đã sáng tác hơn 20 vở tuồng như Ông Ích Khiêm, Nguỵễn Huệ, Quang Trung, Vua Duy Tân, Trưng Nữ vương, Nguyễn Duy Hiệu, Cao Doãn, Thái tử Câu La Na, Trần Quý Cáp, cải biên, chỉnh lý nhiều vở tuồng cổ như Nghêu, Sò, Ốc, Hến, Ngọn lửa Hồng Sơn, Sơn Hậu. Ông còn xuất bản nhiều sách nghiên cứu về tuồng trong đó có cuốn Sơ khảo lịch sử nghệ thuật tuồng (1973).

Năm 1975, ông lập trường Trung cấp Nghiệp vụ văn hóa miền Trung ở Đà Nẵng. Năm 1980, ông trở thành Viện trưởng Viện sân khấu - Bộ Văn hoá Thông tin. Năm 1992, ông về hưu và thành lập Hội Bảo trợ tuồng ở Đà Nẵng. Sau khi về hưu, ông vẫn tiếp tục có nhiều nghiên cứu về nghệ thuật tuồng.

Hoàng Châu Ký được phong học hàm Giáo sư năm 1984. Ông đã được nhận Giải thưởng Nhà nước về văn học nghệ thuật. Ông còn là hội viên Hội Nhà văn Việt Nam, Phó Chủ tịch Ủy ban Mặt Trận Tổ Quốc TP Đà Nẵng.

Ông là cha của nữ nhà thơ Ý Nhi. Con rể ông, giáo sư Nguyễn Lộc, cũng là một nhà nghiên cứu về tuồng.

Ông từ trần ngày 31 tháng 1 năm 2008 tại Đà Nẵng, hưởng thọ 87 tuổi.