È nato nel 1866 a Bromley in Inghilterra.
La sua è una famiglia di condizioni sociali modeste: il padre Joseph, giocatore professionista di cricket, possiede un piccolo negozietto di ceramiche i cui proventi bastano a malapena a mantenere la famiglia al di sopra dell'indigenza. Dal padre il giovane Herbert eredita la passione per la lettura, attività che fin da piccolo pratica con costanza, frequentando il Literary Institute e la biblioteca del paese.
Nel 1880, in seguito ad un peggioramento delle condizioni economiche della famiglia, l'autore è costretto a lasciare il Morley's College per iniziare un apprendistato presso una ditta di tessuti di Windsor. Non riesce però a soddisfare i propri datori di lavoro che lo licenziano dopo appena un mese. Per tutto il mese successivo al licenziamento lavora presso una farmacia, per poi tornare a fare l'apprendista presso un mercante di tessuti. Ma neanche stavolta riesce a farsi piacere il lavoro, così dopo due anni abbandona, sofferente, il mestiere e torna a Midhurst. Qui riesce ad ottenere un impiego come assistente alla Scuola Secondaria locale, e nel 1884 ottiene una borsa di studio presso il Royal College of Science and Technology di Londra, grazie ad un professore che aveva intuito le sue capacità.
Per tre anni vi studierà Fisica, Chimica, Geologia, Astronomia, Botanica, Matematica e Biologia (quest'ultima con il professore T.H. Huxley, uno dei più grandi divulgatori della teoria dell'Evoluzione Darwinista di quegli anni).
Nel 1888 torna ad insegnare a Londra, dove entra a far parte del corpo insegnanti della Henley House School, e dove completa la sua formazione laureandosi a pieni voti in Zoologia nel 1890.
Nell'estate del 1893 una grave emorragia polmonare lo obbliga a lasciare l'insegnamento e a dedicarsi ad un'occupazione assolutamente sedentaria. In questo periodo inizia la sua carriera di scrittore. Nello stesso anno pubblica la sua opera prima: il manuale A Textbook of Biology.
Nel 1895 la pubblicazione quasi contemporanea di un volume di racconti, The Stolen Bacillus and Other Incidents, e dei romanzi The Time Machine: an Invention e The Wonderful Visit, gli valsero rapidamente la nomea di scrittore di eccezionale vigore e immaginazione. Fino al 1901 continua la serie di romanzi di avventure fantascientifiche con: L'isola del Dr. Moreau (1896), L'uomo invisibile (1897), La guerra dei mondi (1897), When the Sleeper Wakes: a Story of Years to Come (1899), The First Men in the Moon (1901), grazie ai quali la fama letteraria di Wells raggiunge risonanza mondiale.
L'esperienza della Prima Guerra Mondiale e l'adesione al «Fabianesimo» (movimento socialista che si proponeva la riorganizzazione della società mediante l'emancipazione della Terra e del Capitale dalla proprietà privata, e la loro assegnazione alla collettività), lo portano ad interessarsi maggiormente dei problemi concreti della società del suo tempo. Ne scaturisce quindi un nuovo Wells, dai critici più apprezzato, autore di opere certamente più mature, dove la Scienza non è più vista come un potere negromantico da cui inevitabilmente deve scaturire la rovina finale, ma è ora acquisizione del Vero, del Bello e del Giusto.
Ma lo scoppio della Seconda Guerra Mondiale lo colma di sconforto e lo riporta alla sua originale visione pessimistica del futuro e della Scienza, com'è testimoniato dai suoi ultimi scritti, quali The Fate of Homo Sapiens (1939) e Mind at the End of its Tether (1945), in cui l'autore vede l'Umanità muoversi inesorabilmente verso la fine, avendo ormai definitivamente perduto il dominio delle proprie forze.
Muore a Londra nel 1946.
Due crateri – uno sulla Luna e l'altro su Marte – sono stati battezzati “Cratere Wells” in suo onore.