Hoàng Tích Chỉ sinh ngày 1 tháng 9 năm 1932 tại xã Tân Hồng, huyện Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh trong một gia đình có nhiều người nổi tiếng như anh cả nhà báo Hoàng Tích Chu, anh hai họa sĩ Hoàng Tích Chù, anh ba nhà viết kịch Hoàng Tích Linh.

Mặc dù cha ông làm quan phủ huấn học nhưng vì mẹ mất sớm và là vợ ba nên ông phải trải qua một tuổi thơ cơ cực. Mãi tới năm 7 tuổi cha ông mới đón về nuôi. Là quan phủ huấn học nên cha ông rất nghiêm khắc trong việc dạy dỗ con cái. Tuổi thơ hiếu động, lại không chịu học hành tử tế, cậu bé Chỉ đã hứng không biết bao đòn roi của bố. Cho đến giờ,khi nhắc lại câu chuyện ấy, ông lại cười buồn bảo: "Lúc đó tôi mà học hành tử tế thì vốn văn hoá đâu có thấp như bây giờ" rồi lại khiêm tốn tự nhận mình là "dân ít học"

Từ năm 1946 ông đã sớm giác ngộ Cách mạng và làm trinh sát ở Ty liêm phóng Bắc Giang. Năm 1956 làm trưởng phòng Văn nghệ Ty Văn hóa Bắc Giang. Năm 1959 học trường Đảng Nguyễn Ái Quốc.

Năm 1961 học lớp biên kịch trường Điện ảnh Việt Nam, tốt nghiệp năm 1963. Từ năm 1964 làm trưởng phòng biên tập Hãng phim truyện Việt Nam sau giữ chức giám đốc Hãng phim truyện I - Cục Điện ảnh.

Ông là người biên kịch cho nhiều bộ phim kinh điển của Điện ảnh Cách mạng Việt Nam, tên tuổi ông gắn liền với nhiều đạo diễn nổi tiếng đặc biệt là Nghệ sĩ Nhân dân Hải Ninh.

Ông được Nhà nước tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về Văn học - Nghệ thuật năm 2012 cho các tác phẩm: Trên vĩ tuyến 17 (kịch bản phim truyện); Biển gọi (kịch bản phim truyện); Vĩ tuyến 17 ngày và đêm (biên kịch thứ nhất phim truyện); Em bé Hà Nội (biên kịch thứ nhất phim truyện); Mối tình đầu (biên kịch thứ nhất phim truyện); Thành phố lúc rạng đông (biên kịch thứ nhất phim tài liệu).