1955. június 8-án Londonban született Mary Lee Woods és Conway Berners-Lee matematikusok - mindketten a világ első kereskedelmi forgalomba hozott számítógépe, a Ferranti Mark 1 fejlesztésén dolgoztak - gyermekeként. A vonatrajongó kisfiú modellvasútjával foglalatoskodva szerezte meg elektronikai alapismereteit. Középiskolába az Emanuel School magániskolába járt, 1976-ban az oxfordi Queen's College-ban fizikából szerzett diplomát. Mérnökként helyezkedett el a Plessey távközlési cégnél, majd 1978-ban csatlakozott a D. G. Nash vállalathoz, ahol a nyomtatók betűszedő szoftverének kifejlesztésében működött közre. 1980 júniusában féléves szerződést kapott az Európai Nukleáris Kutatási Szervezetnél (CERN), itt írta le először a CERN kutatói közötti adat-, hír- és dokumentáció megosztására szolgáló, hipertexten alapuló információmegosztó rendszer koncepcióját, és Enquire néven a rendszer prototípusát is megépítette.

A szerződés lejárta után három évig az Image Computer System alkalmazottjaként szerzett gyakorlati tapasztalatot a számítógépes hálózatok működtetésében. 1984-ben munkatársként tért vissza a CERN-be, amely öt évvel később már a legnagyobb európai internetcsomópontként működött. Berners-Lee elérkezettnek látta az időt, hogy ismét előhozakodjon tervével, s 1989 márciusában előterjesztést adott be főnökének, Mike Sendallnak az általa világhálónak, World Wide Webnek (www, magyarul világháló) nevezett információkezelési rendszerről. Mike Sendall a tanulmánytervre a "Vague, but exciting" (Homályos, de izgalmas) megjegyzést írta, és engedte, hogy a kutató az intézetben folytatott fő munkája mellett tovább dolgozzon projektjén.

1990-ben tervét újragondolta, definiálta az alapfogalmakat (URL, http, html), és a fejlesztéshez csatlakozó Robert Cailliau francia kutatóval létrehozták az első webböngészőt és webszervert. A világ első website-ja 1991. augusztus 6-án, a http://info.cern.ch címen vált elérhetővé. Az oldal tartalmazta a világháló koncepciójával, a böngészők használatával és a webszerver létrehozásával kapcsolatos információkat.

Berners-Lee így látja a világháló megszületését: a webbel kapcsolatos technológiák többségét, az internetet, a hipertextet, a különféle betűtípusú szövegeket már létrehozták, neki csupán az volt a dolga, hogy egy absztrakt rendszerbe illesztve összerakja őket, hogy azok egy nagyobb, képzeletbeli dokumentációs rendszer lehetséges részei legyenek. (Az internet és a világháló kifejezést a köznyelvben gyakran szinonimaként használják, ám amíg az internet a számítógépeket összekötő fizikai hálózatot jelenti, addig a web az ezen a hálózaton található információk megosztásának egy módja.)

1993. április 30-án a CERN a világhálót közkinccsé, mindenki számára szabadon és ingyen hozzáférhetővé tette.

Berners-Lee a háló működését jobbító szabványok fejlesztésére és karbantartására 1994-ben a massachusettsi műszaki egyetemen (MIT) megalapította a W3 Consortiumot (W3C), amelyet azóta is igazgat. Létrehozta a World Wide Web Alapítványt, alapító elnöke a MIT Számítógép-tudományi és mesterséges intelligencia laboratóriumának, tagja a MIT Kollektív Intelligencia Központ tanácsadó testületének, igazgatja a világháló technológiai és társadalmi hatásainak tanulmányozására létrehozott Web Science Research kezdeményezést. 2009-ben az Amerikai Tudományos Akadémia külső tagjává választották, 2011 óta a Ford Alapítvány kuratóriumának is tagja.

2012-ben a nyílt adathozzáférés kultúrájának elterjesztésére megalapította és elnökként vezeti a nonprofit Open Data Institute-ot.

Számos kitüntetés és cím birtokosa. Munkáját a brit uralkodó is elismerte, 2004-ben lovaggá ütötte, 2007-ben pedig a személyes hatáskörben adományozott Order of Merit (OM) címmel tüntette ki. 2013-ban megkapta az első alkalommal odaítélt Erzsébet Királynő Díjat, amellyel évente jutalmazzák a technika és a műszaki tudományok területén újítókat.

A web atyjaként 2012-ben személyesen vett részt a londoni olimpia nyitóünnepségén, ahol egy "antik" NeXT számítógépről küldte el a nézőtérre kivetített Twitter-üzenetét: a világháló mindenkié. 2014 márciusában a felhasználók védelmére globális internetes "Magna Charta" megalkotását kezdeményezte a rendszer nyílt, semleges jellegének megőrzésére. "Ha nincs olyan nyílt, semleges internetünk, amelyet anélkül használhatunk, hogy aggódnunk kellene, mi zajlik a hátunk mögött, akkor nem lehetséges a nyitott kormányzás, a jó minőségű demokrácia és egészségügyi ellátás, és akkor nincsenek összekapcsolt közösségek és kulturális sokszínűség sem" - hangsúlyozta.

Szerény ember lévén találmányáért semmiféle jogdíjra nem tart igényt. Szerinte csupán a véletlen műve, hogy őt tekintik a World Wide Web feltalálójának. "Történetesen én voltam ott a megfelelő helyen, a megfelelő időben, és én rendelkeztem a háttér megfelelő kombinációjával" - mondja.

A munkája mellett "melléktermékként" megszületett találmánya napjainkra gigantikussá nőtt, 2014 őszén túllépte az egymilliárdot a világhálóval összekötött számítógépes honlapok száma.