Phạm Hồng Hương sinh ngày 10 tháng 5 năm 1959, quê quán tại Thôn Nguyễn, xã Thanh Hương, huyện Thanh Liêm, tỉnh Hà Nam.

Ngày vào Đảng:14/3/1980.

Trước năm 2008, ông là CHT Bộ CHQS tỉnh Hưng Yên.

Tháng 3- 2008, ông được bổ nhiệm giữ chức Phó tham mưu trưởng Quân khu 3, Quân đội nhân dân Việt Nam.

Tháng 9-2011, ông được bổ nhiệm giữ chức Phó Tư lệnh-TMT Quân khu 3, Ủy viên Thường vụ Đảng ủy Quân khu.

Tháng 9-2013, ông được bổ nhiệm giữ chức Tư lệnh Quân khu 3 thay Trung tướng Phạm Quang Hợi nghỉ hưu

Tháng 10 năm 2015, ông được bổ nhiệm giữ chức Phó Tổng Tham mưu trưởng Quân đội nhân dân Việt Nam.[2]

Ngày 18 tháng 6 năm 2018, Trung tướng Phạm Hồng Hương, Phó Tổng tham mưu trưởng Quân đội nhân dân Việt Nam, được Chủ tịch nước Việt Nam Trần Đại Quang phong quân hàm Thượng tướng Quân đội nhân dân Việt Nam.[3][4]

Tháng 6 năm 2019, ông nghỉ hưu.