A Cambridge-i Egyetemen tanult, de diplomát nem szerzett. Később Londonban telepedett le. Eleinte szerény körülmények között élt, de 40 éves korában hatalmas vagyont örökölt, melyet jobbára könyvekre és tudományos berendezésekre fordított. 1760-ban a Royal Society választotta tagjává, 1803-ban az Institut de France nyolc külföldi tagjának egyike lett. Különféle szakterületeken végzett kísérleteket; többek között felfedezte a levegő összetételét, a hidrogén tulajdonságait, bizonyos anyagok fajhőjét, a víz összetételét és az elektromosság számos tulajdonságát. Egy speciális eljárással - amelyet ma Cavendish-kísérletnek nevezünk - meghatározta a Föld tömegét és sűrűségét. Foglalkozott alkalmazott tudományokkal, így meteorológiával, villámvédelemmel, vizsgálta a pénzérmék kopását is. Utolsó munkája a Föld sűrűségének mérése volt. A mai Cavendish laboratórium a Cavendish leszármazottak adományából jött létre, akik a tőle maradt összes kéziratot tudományos feldolgozásra átadták Maxwellnek, a laboratórium akkor kinevezett igazgatójának.