Robert Boyle là con trai thứ 7 (14) trong gia đình Richard Boyle tại County Waterford, Ireland. 8 tuổi ông đi học tại trường Eton, 12 tuổi sang học tại Genève, Pháp, sau đấy là Firenze, Ý. Với các bộ môn yêu thích của ông là khoa học tự nhiên, toán học, y học, ngôn ngữ cổ và thần học; ông đã nghiên cứu các công trình của Galileo Galilei trong thời gian lưu lại Ý. Sau khi bố ông mất năm 1644, ông sống tại Stalbridge, 1655 chuyển đến Oxford. Ông không lập gia đình, sống từ 1668 tại nhà chị gái.

Ông mất ngày 30 tháng 12 năm 1691 tại Luân Đôn, đúng 1 tuần sau chị gái ông; Isaac Newton cũng có mặt tại lễ an táng. Mộ ông được đặt trong khuôn viên một nhà thờ, nhưng sau đó bị tàn phá, đến giờ không còn lại dấu vết gì.