Als Sohn des Diplomaten und Dichters Constantijn Huygens und Susanna van Baerle wuchs er in den gebildeten Kreisen Den Haags auf. Die Kultur des Goldenen Zeitalters der Republik der Vereinigten Niederlande förderte früh sein Interesse an Mathematik und Sprachen.

Er trat in die Universität Leiden ein, um Rechtswissenschaft und Mathematik zu studieren, gestützt von den starken wissenschaftlichen Netzwerken der Republik. Sein Talent für Geometrie zeigte sich früh, begleitet von einem Interesse an praktischen Instrumenten und Messverfahren.

Am Kollegium von Oranien vertiefte er seine mathematische Ausbildung und begegnete modernen kartesianischen Ideen, die sich in Europa verbreiteten. Die Erfahrung schärfte seinen Ehrgeiz, abstrakte Theorie mit mechanischen Geräten zu verbinden.

Seine ersten Veröffentlichungen zeigten große Meisterschaft in der klassischen Geometrie und fanden Beachtung unter europäischen Mathematikern. Er begann, in den Kreisen der intellektuellen Elite der Republik zu korrespondieren und sich jenseits der Juristerei einen Namen zu machen.

Mit verbesserten Fernrohren, deren Konstruktion und Schleifen er mitvorantrieb, identifizierte er Titan, den größten Mond des Saturn, und erweiterte damit das bekannte Bild planetarer Systeme. Seine Beobachtungen stellten frühere, verwirrende Berichte über Saturns wechselnde „Anhängsel“ infrage.

Er entwarf eine durch ein Pendel regulierte Uhr, um die Genauigkeit drastisch zu erhöhen, angeregt durch Galileis Erkenntnisse zum Pendel. Zuverlässige Zeitmessung versprach praktische Vorteile für die Astronomie und schließlich auch für die Bestimmung des Längengrads auf See.

Er erhielt ein Patent und arbeitete mit dem Uhrmacher Salomon Coster zusammen, um die ersten praktischen Pendeluhren herzustellen. Das neue Design verringerte den täglichen Gangfehler auf Sekunden und veränderte die Präzisionsmessung in Europa grundlegend.

In „Saturnium Systema“ argumentierte er, Saturn sei von einem dünnen, flachen Ring umgeben, und löste damit jahrzehntelange Verwirrung durch Fernrohrbeobachtungen. Das Werk zeigte, wie Instrumentenverbesserungen und sorgfältige Geometrie Himmelsstreitigkeiten entscheiden konnten.

Er besuchte London und tauschte sich mit führenden Naturforschern im Umfeld der Royal Society aus, wodurch er sein internationales Netzwerk erweiterte. Diese Begegnungen stärkten sein Interesse an gemeinsamen Experimenten und standardisierten Beobachtungen.

Seine Leistungen in Astronomie und Zeitmessung führten zu seiner Wahl als Mitglied der Royal Society. Diese Auszeichnung verband ihn mit einer wachsenden, grenzüberschreitenden Gemeinschaft, die Experiment, Korrespondenz und Veröffentlichung schätzte.

Auf Einladung unter dem Schutz Ludwigs XIV. wurde er Gründungsmitglied der Académie des Sciences und erhielt eine königliche Pension. In Paris arbeitete er mit Gelehrten aus dem wissenschaftlichen Umfeld Jean-Baptiste Colberts zusammen.

Er verfolgte Verbesserungen an Hemmungen und diskutierte tragbare Zeitmesser für die Navigation, ein zentrales Problem der niederländischen und französischen Seemächte. Experimente zeigten, wie Bewegung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit die Präzision beeinträchtigten.

„Horologium Oscillatorium“ verband die Konstruktion der Pendeluhr mit tiefgehender Mathematik, darunter Tautochrone und Zykloide. Zugleich brachte es die Dynamik voran, indem es Bewegung und Kräfte mit einer Strenge analysierte, die die spätere Mechanik beeinflusste.

Er entwickelte die Idee, dass jeder Punkt einer Wellenfront sekundäre Wellen aussendet, eine geometrische Methode, die später als Huygenssches Prinzip bekannt wurde. Dieser Ansatz lieferte eine starke Erklärung für Reflexion und Brechung in der Optik.

Wiederkehrende Gesundheitsprobleme und ein zunehmend weniger willkommenes Klima für Protestanten veranlassten ihn, Frankreich zu verlassen und in die niederländische Republik zurückzukehren. Damit endete eine äußerst produktive Pariser Phase, die eng mit dem frühen Ansehen der Akademie verbunden war.

In „Traité de la lumière“ vertrat er, dass sich Licht als Wellen durch ein Äthermedium ausbreitet, und erklärte die Doppelbrechung in Islandspat. Die Abhandlung wurde zu einem Grundpfeiler der Wellenoptik und wurde später von Fresnel weiterentwickelt.

„Cosmotheoros“ spekulierte mithilfe vergleichender Überlegungen aus Astronomie und Naturphilosophie über Leben auf anderen Welten. Es spiegelt eine späte Mischung aus Wissenschaft und Vorstellungskraft wider, wie sie für die wissenschaftliche Revolution typisch war.

Er starb in Den Haag nach Jahren fragiler Gesundheit und hinterließ einflussreiche Ergebnisse in Mechanik, Optik, Astronomie und Zeitmessung. Seine Ideen prägten die europäische Wissenschaft von der Zeit Newtons bis in das spätere Zeitalter der Präzision.