Родился 21 сентября 1866 г. в пригороде британской столицы Бромли (в н.в. - один из лондонских районов, боро). Его отец был профессиональным игроком в крикет, мать занималась домашним хозяйством.
В подростковом возрасте проходил обучение у торговца мануфактурой, был помощником аптекаря, ассистентом учителя в младшей школе.
В 18 лет поступил в Королевский научный колледж (ныне Имперский колледж Лондона), где в течение трех лет изучал физику, химию, астрономию и биологию. Большое влияние на него оказал преподаватель биологии Томас Хаксли, популяризатор эволюционной теории Чарлза Дарвина.
В 1944 г. Герберт Уэллс получил докторскую степень по биологии.
В 1893 г. Уэллс занялся журналистикой, а в 1895 г. вышел его первый роман - "Машина времени" о путешествии изобретателя в далекое будущее. Книга принесла ему известность. Затем были изданы произведения, закрепившие за ним славу писателя-фантаста: "Остров доктора Моро" (1896) о пересадке человеческих органов диким зверям; "Человек-невидимка" (1897) об ученом, создавшем препарат, обесцвечивающий кровь; "Война миров" (1898) о вторжении на Землю марсиан; "Первые люди на Луне (1901) о высадке на Луну.
Исследователи творчества Уэллса считают, что он является автором идей, которые впоследствии разрабатывались другими фантастами: четырехмерное пространство-время, устройство, аналогичное лазеру, параллельные миры, антигравитация и др. Описывая подобные явления, Уэллс показывал развитие общества и отношения между людьми в необычных условиях, став таким образом одним из основоположников жанра социальной фантастики. Писателя волновали проблемы, связанные с быстрым развитием технологий и разумным использованием научных изобретений. В 1903 г. он вступил в философское Фабианское общество, члены которого выступали за осторожность в политике, науке и общественной жизни (покинул его в 1909 г. по личным мотивам).
В последние десятилетия жизни он отошел от фантастики, переключившись на публицистику. По его словам, главные идеи он изложил в книге "Что мы творим со своими жизнями?" (1931), а самым важным своим произведением считал "Труд, богатство и счастье рода человеческого (1932).
В общей сложности Уэллс написал порядка 40 романов и множество рассказов, два тома всемирной истории, более 20 философских и общественно-политических трудов, три книги для детей, автобиографию, ряд статей на различные политические темы. Многие романы Уэллса были экранизированы, некоторые из них - неоднократно. В их числе "Война миров" (в 1953 г. и три экранизации в 2005 г.).
В 1933-1936 гг. возглавлял международный ПЕН-клуб.
Был членом Лейбористской партии, на протяжении всей жизни придерживался социалистических и пацифистских взглядов, одним из первых европейских писателей заявил об опасности фашизма (роман "Накануне", 1927).
Герберт Уэллс трижды посещал Россию. Первый визит он совершил вместе со своим другом - писателем Морисом Бэрингом в 1914 г. Во второй раз Уэллс побывал в России вместе с одним из своих сыновей уже после Октябрьской революции, в 1920 г. В ходе этой поездки он оставался в Ленинграде у Максима Горького, а также встретился в Владимиром Лениным. Впечатления от этой поездки Уэллс изложил в серии очерков "Россия во мгле", в которой Ленину посвящена глава "Кремлевский мечтатель". В последний раз Уэллс посетил нашу страну в 1934 г. Тогда он взял интервью у Иосифа Сталина, о котором написал позитивный отзыв.
В 1891 г. Уэллс женился на своей двоюродной сестре Изабель Мэри, однако через четыре года расстался с ней и в 1895 г. вступил в брак с одной из своих бывших учениц, Эми Кэтрин Роббинс (скончалась в 1927 г.). В этом союзе родились два сына - Джордж Филип и Фрэнк Ричард. Он также имел двух внебрачных детей - дочь Анну Джейн (от писательницы Амбер Ривз) и сына Энтони Уэста (от писательницы Ребекки Уэст). Кроме того, у Уэллса были отношения с другими женщинами, в том числе с Марией Закревской-Будберг (гражданская жена Максима Горького в 1920-1933 гг.). Связь с ней писатель поддерживал до последних дней жизни.
Уэллс умер 13 августа 1946 г. в собственном доме в Лондоне от осложнений на фоне проблем с обменом веществ. Его тело было кремировано, согласно завещанию сыновья развеяли прах над Ла-Маншем.