האבל נולד בשנת 1889 למשפחה אמריקנית ממעמד הביניים, בעיירה מארשפילד שבמדינת מיזורי. בילדותו עברה משפחתו לעיירה ויטון שבאילינוי, בשל עסקיו של אביו, סוכן ביטוח ג'ון האבל.
כשהיה בן 8 קנה לו סבו טלסקופ שעורר את התעניינותו בנעשה בחלל. כבר בתקופת התיכון כתב מאמר על כוכב הלכת מאדים ופרסם אותו בעיתון מקומי.
בצעירותו הצטיין במיוחד באתלטיקה, בנוסף ליכולתו האינטלקטואלית. את לימודי התואר הראשון סיים בקולג' בוויטון, ובשל הצטיינותו קיבל מלגה ללימודים מתקדמים באוניברסיטת שיקגו. אביו של האבל סבר כי לימודי משפטים הם הדרך הנכונה לבנו, והאבל למד באוניברסיטת שיקגו משפטים, אך השתתף בנוסף לכך גם בקורסים בנושאים שעניינו אותו יותר כמו פיזיקה ואסטרונומיה. בשנת 1910 זכה האבל במלגת רודז היוקרתית, אותה העניק ססיל רודז לאמריקנים מצטיינים בלימודיהם הרוצים ללמוד באוניברסיטת אוקספורד. באוקספורד המשיך האבל בלימודי המשפטים, וקיבל תואר שני בשפה הספרדית. הגינונים הבריטיים שרכש באוקספורד ליוו אותו במהלך שנות חייו. בשנת 1913 מת אביו, והאבל שב לארצות הברית על מנת לתמוך במשפחתו.
לאחר שובו לארצות הברית לימד האבל בבית ספר תיכון, ושימש גם כמאמן כדורסל בתיכון המקומי. במקביל, המשיך להגשים את חלומו להיות אסטרונום, והתקבל ללימודי תואר שני במצפה הכוכבים ירקס, שפעל בשיתוף פעולה עם אוניברסיטת שיקגו. שם השלים את לימודיו והגיש עבודת דוקטורט שעסקה בחקר הערפיליות, וכותרתה "חקירה צילומית של ערפיליות חיוורות". חקר הגלקסיות עתיד להיות אחת מתרומותיו הגדולות של האבל למדע, אך בעת שכתב את הדוקטורט שלו, לא היה ידוע טיבם המדויק של הגופים המכונים "ערפיליות", והקהילה המדעית הייתה מפולגת בהשערות שונות באשר להן. עם כניסת ארצות הברית למלחמת העולם הראשונה בשנת 1917, מיהר האבל להגיש את עבודת הדוקטורט שלו, והתגייס לצבא,שם התקדם עד לדרגת מייג'ור. לאחר שירותו הצבאי שהה זמן מה באנגליה בטרם שב לארצות הברית בשנת 1919, על מנת לעבוד במצפה הר וילסון (אנ') שליד לוס אנג'לס, משרה שהוצעה לו על ידי האסטרונום ג'ורג' אלרי הייל (אנ'), מייסד המצפה.
במצפה וילסון, שבו הושלמה זמן קצר קודם לכן התקנתו של הטלסקופ בעל המראה המחזירה בקוטר 100 אינץ' (2.54 מטר) על שם הוקר (Hooker) (אנ'), שהיה עד 1948 הטלסקופ הגדול בעולם, ערך האבל את תצפיותיו החשובות שהביאו לתגליות אסטרונומיות פורצות דרך, ובו עבד עד יום מותו.
ב־1923 הצליח לראשונה לראות משתנים קפאידים בגלקסיית אנדרומדה.
גילוי זה חשף כי מדובר בגלקסיה נוספת לשביל החלב, ולא לערפילית בתוכו.
בעקבות כך פרסם ב-1924 את תגליתו הגדולה הראשונה, כי הגלקסיות הן למעשה צבירי כוכבים ענקיים ורחוקים, ולא, כפי שסברו רבים עד אז, גופים קטנים המצויים בתוך שביל החלב. תגלית זו נעשתה באמצעות מדידת המרחק אל גלקסיית אנדרומדה, אותו העריך ב-900,000 שנות אור. בשנת 1929 פרסם את תגליתו הגדולה השנייה, כי הגלקסיות מתרחקות זו מזו במהירות עצומה, וכי ישנו יחס קבוע בין המרחק שבין הגלקסיות, ובין המהירות שבה הן מתרחקות זו מזו. תגלית זו היוותה אישוש אמפירי להשערות שהועלו בתקופה זו, שהביאו בסופו של דבר לביסוס התאוריה המקובלת כיום בדבר התהוות היקום, תאוריה הקרויה "המפץ הגדול".
ב-26 בפברואר 1924 התחתן האבל עם גרייס ברק.
אדווין האבל
ב-1926 קבע את הסיווג המורפולוגי של הגלקסיות המוכר כסיווג האבל. ב-30 באוגוסט 1935 גילה את האסטרואיד 1373 Cincinnati (אנ').
תגליותיו של האבל הביאו לו מעמד מוביל בקהילייה האסטרונומית בארצות הברית ובעולם. באותה תקופה האבל קנה לעצמו שם של מדען והפך לידוען.
הוא בילה דרך קבע בחוגים החברתיים של הוליווד ואף אירח מספר כוכבי קולנוע במצפה הר וילסון. האבל נהנה מאורח חיים זה. ב-1938 זכה במדליית ברוס, וב-1940 במדליית זהב של האגודה האסטרונומית המלכותית. הוא המשיך בעבודתו המדעית ברציפות, פרט לתקופת מלחמת העולם השנייה, שבה שירת בבסיס הניסויים אברדין של צבא ארצות הברית, עסק בו בחקר הבליסטיקה, וזכה לעיטורים על מחקריו, ביניהם אות לגיון ההצטיינות על תרומה יוצאת דופן במחקר בליסטי ב-1946.
ב-26 בינואר 1949 נחנך במצפה הר פאלומר טלסקופ הייל בקוטר 200 אינץ', והאבל התכבד לחנוך אותו ולבצע בו את התצפית הראשונה. טלסקופ זה שימש את האסטרונום הגרמני ולטר באדה לעדכון תצפיתו החלוצית של האבל משנת 1920, ולקביעה, בשנת 1952, כי המרחק אל גלקסיית אנדרומדה הוא יותר מכפול מכפי שקבע האבל. על אף שתצפית מעודכנת זו לא סתרה את ההנחה הבסיסית של האבל כי הגלקסיות הן צבירי כוכבים רחוקים, אלא רק חיזקה אותה, חש האבל כי התגלית פגעה במוניטין שלו.
כל חייו נאבק האבל למען מתן פרס נובל לפיזיקה לאסטרונומים. ועדת פרס נובל סברה כי האסטרונומיה אינה עיסוק הכלול במסגרת הפיזיקה, והאבל נאבק לשינוי ההגדרה. מעט לפני מותו קיבלה ועדת הפרס את טענתו, ואף החליטה להעניק לו את הפרס, אלא שהוא מת בטרם הוכרזה ההכרזה הרשמית, ופרס נובל אינו מוענק לאחר המוות. על אף שדיוני הוועדה חסויים, חשו חבריה, אנריקו פרמי וסוברהמניאן צ'נדראסקאר, צורך ליצור קשר עם אלמנתו, ולספר לה על החלטתם.
האבל מת משבץ מוחי בגיל 63, בסן מרינו שבקליפורניה. הוא נקבר על ידי אשתו, גרייס, אשר סירבה לחשוף את מקום קבורתו.
האבל חונך לנצרות, אך מאוחר יותר הפך לאגנוסטי.
תרומתו של האבל למחקר האסטרונומי מוערכת גם כיום, והוא נחשב לאחד מגדולי האסטרונומים בכל הדורות. על שמו של האבל קרויים האסטרואיד 2069 האבל, מכתש האבל על הירח וטלסקופ החלל האבל.
