Hoàng Trọng tên thật là Hoàng Trung Trọng, sinh năm 1922 tại Hải Dương.[2] Đến năm 1927, cả gia đình ông chuyển về sinh sống tại Nam Định.

Năm 1933, ông bắt đầu học nhạc qua người anh của ông là Hoàng Trung Quý. Đến năm 1937, ông học nhạc tại trường dòng Saint Thomas Nam Định. Đến năm 1941, ông bắt đầu học nghiên cứu hàm thụ âm nhạc tại một trường âm nhạc tại Paris.

Khi ông lên 15 tuổi, ông cùng các anh em trong gia đình và một số nhạc sĩ như Đan Thọ, Bùi Công Kỳ, Tạ Phước, Đặng Thế Phong thành lập một ban nhạc. Mãi sau này, đến năm 1945, ông mới lấy tên ban nhạc là Thiên Thai, dựa theo tên phòng trà mà ông mở tại Nam Định.[1] Năm 1946, do chiến tranh, ông di tản từ Nam Định qua Nho Quan, Phát Diệm và đến năm 1947, ông đã định cư tại Hà Nội.

Năm 1950, ông gia nhập quân đội và làm trưởng ban Quân nhạc Bảo Chính Đoàn trình diễn tại vườn hoa cạnh bưu điện Hà Nội.

Năm 1954, ông cùng ba người con, bao gồm Hoàng Nhạc Đô, Hoàng Bạch La và Hoàng Cung Fa di cư vào Nam.[1] Khi mới vào Sài Gòn, ông sống tại khu vực đường Phan Văn Trị tại Chợ Lớn[3] và có mở một lớp dạy nhạc tại đây. Thời điểm này, ông có phụ trách cho một số ban nhạc trên Đài Phát thanh Sài Gòn. Đến năm 1967, ông phụ trách cho ban hợp xướng Tiếng Tơ Đồng. Ban nhạc của ông gồm một số ca sĩ thời điểm đó, như Thanh Sơn,[4][5] Lệ Thanh, Mai Hương,...và hợp tác với ba ca sĩ Mộc Lan, Châu Hà, Kim Tước để thành lập ban tam ca Kim Mộc Châu.[6]

Sau năm 1975, ông chỉ sáng tác thánh ca và một số bài hát lưu hành trong gia đình. Năm 1992, ông sang Hoa Kỳ định cư và qua đời ngày 16 tháng 7 năm 1998.

Ông kết hôn với một người ở Nam Định và có ba người con. Ba người con của ông đều được đặt tên theo nốt nhạc,[1] trong đó có Hoàng Nhạc Đô sau này là một nhạc sĩ. Tuy nhiên, do vợ ông nghĩ rằng ông có người khác bên ngoài nên đã chia tay khi con gái ông chỉ ba tháng tuổi.[7] Năm 1978, ông kết hôn với Thu Tâm, là một ca sĩ trong ban "Tiếng Tơ Đồng" của ông.[1]