Henri Hugonnard-Roche fait ses études à l'École nationale des chartes et à l'École pratique des Hautes Études (section des Sciences historiques et philologiques). Il obtient le diplôme d'archiviste-paléographe et le diplôme de l'EPHE. Il est docteur en histoire des sciences à l'Université de Paris IV. Il a également obtenu le diplôme de l'Institut national des langues et civilisations orientales (arabe littéral).
Henri Hugonnard-Roche a été directeur d'études cumulant de 1994 à 2009 et directeur d'études émérite de 2009 à 2014.
Il a été conservateur à la Bibliothèque nationale de France, puis Pensionnaire de la Fondation Thiers (1972-1975), Membre de la Casa de Velazquez à Madrid (1975-1977), Chargé de recherche puis Directeur de recherche au CNRS (1977-2009), enfin directeur de recherche émérite (2009-)
Après avoir travaillé sur l'histoire des sciences médiévales latines, en particulier sur la physique du XIVe siècle, il a orienté ses recherches vers la tradition scientifique arabe, en s'intéressant notamment aux commentaires d'Averroès sur la physique et la cosmologie d'Aristote, ainsi qu'aux traductions arabo-latines. Par la suite il s'est spécialisé dans l'étude des textes syriaques, en particulier des traductions et des commentaires syriaques portant sur les œuvres logiques d'Aristote.
Liste complète des publications pour la période 1973-2014 dans le volume d'hommage qui lui a été offert, De l'Antiquité tardive au Moyen Âge (p. XIII-XXVIII).
E. Coda, C. Martini-Bonadeo, De l'Antiquité tardive au Moyen Âge. Études de logique aristotélicienne et de philosophie grecque, syriaque, arabe et latine offertes à Henri Hugonnard-Roche, Paris : Vrin, 2014, 619 p.