1890年8月9日出生于福建省闽侯县坡尾村的农民家庭。自幼半耕半读，勤奋好学，有“挂车攻读”美名。[2]
1903~1906年，得姑妈资助在福州英华书院学习。 1907年，他曾到上海学习了两年铁路工程。毕业后，在当时正施工的津浦路上谋到了一份工作。
1911年，弃职并考入北平清华留美预备学堂。以10门功课1000分的优异成绩誉满清华园。
1913年，清华学堂公布第一批高等毕业生名单，16人赴美留学，侯德榜榜上有名，并被保送入美国麻省理工学院化工科学习。
1917年毕业，获学士学位，再入普拉特专科学院学习制革，次年获制革化学师文凭。
1918年又参与哥伦比亚大学研究院研究制革，1919年获硕士学位，1921年获博士学位，并在永利制碱公司任工程师。由于学习成绩优异，被接纳为美国sigmaxi科学会会员和美国philambdaupsilon化学会会员。他的博士论文《铁盐鞣革》，《美国制革化学师协会会刊》被特予连载，全文发表，成为制革界至今广为引用的经典文献之一。
1921年，接受永利制碱公司总经理范旭东的邀聘，离美回国，承担起续建碱厂的技术重任，出任永利技师长。在制碱技术和市场被外国公司严密垄断下，永利用重金买到一份“索尔维法”的简略资料。侯德榜埋头钻研这份简略的资料，带领广大职工长期艰苦努力，解决了一系列技术难题，于1926年取得成功，正常生产出优质纯碱。
1926年6月29日，永利生产出超过卜内门的优质碱。在成功狙击卜内门的价格战之后，永利真正打破了洋碱的垄断。 1927年起在永利化学工业公司任总工程师兼塘沽碱厂厂长。
1938年，永利公司在川西五通桥筹建永利川西化工厂，范旭东任命侯德榜为厂长兼总工程师。在十分困难的条件下，侯德榜带领职工，生产自助，维持公司员工生计；同时，着手筹办四川碱厂。由于四川的条件不适于沿用氨碱法，侯德榜特于1939年率队赴德国考察，准备购买察安法专利。在对方提出辱国的条件下，侯德榜中止谈判，发愤图强自行研究新的制碱方法。1940年，范旭东将之命名为“侯氏制碱法”。后来，他又领导一大批科研设计人员经过艰苦努力，于1941年研究出融合察安法，让制碱流程与合成氨流程两种流程于一炉，联产纯碱与氯化铵化肥的新工艺。1943年完成半工业装置试验，但由于战争和政局混乱，没有条件继续实现工业化而中断。
1945年8月，日本侵略者投降不久，范旭东逝世，侯德榜继任总经理，全面领导永利化学工业公司的工作。他立即组织恢复永利塘沽碱厂与南京铔厂的生产。铔厂的硝酸设备在战争中被日本侵略者运往日本，经侯德榜和李烛尘等人一再向有关方面严正交涉，他亲赴东京找盟军总司令部等有关方面据理力争，才于1948年全部归还，恢复硝酸生产，至今仍在运行。1947年，侯德榜受聘兼任印度塔塔公司顾问总工程师，先后5次赴印度指导改进该公司碱厂的设备和技术，使这个碱厂正常运转，生产出优质纯碱。对此，后来尼赫鲁总理访华时也大加赞扬，引以为中印两国人民友谊的典范。
1949年4月20日，南京解放，旧资产阶级和上层知识界迅速激烈分化。侯范旭东去世后，在无所适从的时候，他避去印度。侯德榜第5次赴印期间，得知中共中央领导人很关心永利的事业，并希望与他共商国家大计，使之十分激动，力克重重阻碍，绕道泰国、香港、韩国赶回北京。之后，他又相继当选为中国人民政治协商会议全国委员会首届委员，第二、三、四届常委；全国人民代表大会第一、二、三届代表；先后被任命为中央财经委员会委员，政务院重工业部技术顾问，化学工业部副部长；受聘为中国科学院技术科学部委员等等。1950年任中央财经委员会委员，重工业部技术顾问，当选为中华全国自然科学联合会副主席。1952年任公私合营永利化学工业公司总经理。 1957年，为发展小化肥工业，侯德榜倡议用碳化法制取碳酸氢铵，他亲自带队到上海化工研究院，与技术人员一道，使碳化法氮肥生产新流程获得成功。同年，他又参加中国共产党他参与了全国化学工业和科技事业的许多重要决策，领导了化工行业许多重大科技活动。在他的建议和指导下，对联合制碱新工艺继续进行补充试验和中间试验，1962年实现了工业化，成为中国生产纯碱和化肥的主要方法之一。
1958年，出任化学工业部副部长，当选为中国科学技术协会副主席。之后，侯德榜提出了碳化法合成氨流程制碳酸氢铵化肥新工艺的设想，亲自领导示范厂的设计、施工、试验和改进，于1965年获得成功。
1972年以后，侯德榜日渐病重，行动不便，仍多次要求下厂视察，帮助解决技术问题，还多次邀请科技人员到家里开会，讨论小联碱技术的完善与发展等问题，呕心沥血，直至生命的最后一息。
