東京都渋谷区出身。幼少期より昆虫採集をはじめる。小学生の時に教育スタイルが合わず不登校となるが、担任の教師が自由な校風の麻布の小学校への転校を勧め、加えて昆虫学に無理解であった両親を説得してくれる。
旧制成城高等学校(在学中に学制改革にて成城大学へ)を経て、1952(S27)東京大学理学部動物学科卒業。当初、昆虫を研究材料として生理学の研究を行っていたが、次第に動物行動学の要素を取り入れた研究に発展させていった。
卒業後は、昼間に岩波書店に勤務し、夜間に東京大学研究室で動物学研究を行った。動物学科の後輩にムツゴロウさんこと畑正憲がいる。
東京農工大学講師、助教授、教授を経て、1975京都大学教授。'82日本動物行動学会創設に伴い初代会長に就任。'89(H1)京都大学理学部長に就任。'93停年退官し、名誉教授。'95滋賀県立大学初代学長に就任した。
2001総合地球環境学研究所初代所長、京都市青少年科学センター所長、京都精華大学人文学部客員教授を務めた。日本昆虫学会会長。2008瑞宝重光章受章。
動物行動学のパイオニア的存在であり、世界的にも著名。動物行動学について生前以下のように語っている。
「動物の行動がどういうきっかけでおこるのか、とか、その行動はどういう意味を持っているのか。生まれたばかりの赤ん坊は、人間もそうだけど、大人にできることが出来ないじゃないですか。例えば、チョウチョの幼虫はイモ虫だけど、イモ虫は羽もないし、飛べないじゃない。でも親になったら平気で飛びますよね。そういうふうに行動が発達していくわけです。それは自然と大人になるとできるようになるのか、色々な学習練習をするのか、という問題もあるわけだ。象の鼻がどうして長くなったかというのは、何となくわかるような気がするんだけど、行動が進化するなんてのは、どうやって進化するのかよくわからない。そんなことを研究する学問です」
同時期に活躍した動物行動学者である、オーストリアのコンラート・ローレンツやオランダのニコ・ティンバーゲンらの著書の翻訳も数多く出した。単著、共著、編著も多く刊行しており、'76『チョウはなぜ飛ぶか』で毎日出版文化賞、2001『春の数えかた』で日本エッセイスト・クラブ賞を受賞している。
他には、『動物にとって社会とはなにか』('66)、『ネズミが地球を征服する?』('72)、『昆虫という世界』('73)、『動物はなぜ動物になったか』('76)、『犬のことば』('79)、『群となわばりの経済学』('83)、『動物の体色』('83)、『ネコたちをめぐる世界』('89)、『生きものの世界への疑問』('91)、『動物の言い分 人間の言い分』(2001)、『人間はどこまで動物か』(2004)、『生きものの流儀』(2007)など多数。『日高敏隆選集』全8巻がある。また、啓蒙書も多く刊行している。
「人づくり」という言葉が嫌いで「人は作るもんちゃう、育つもんや」と語っていた。肺がんにより逝去。享年79歳。2010.2.7京都市左京区のグランドプリンスホテル京都にてお別れ会が行われ、約750名の教え子や知人が集まった。