Hugo Marie de Vries werd op 16 februari 1848 geboren in Maria Everardina Reuvens en Djur Gerrit de Vries in Haarlem, Nederland. Zijn vader was een advocaat die later in de jaren 1870 diende als premier van Nederland.
Als jong kind vond Hugo al snel een voorliefde voor planten en won hij zelfs verschillende prijzen voor zijn plantkundeprojecten terwijl hij naar school ging in Haarlem en The Hauge. de Vries besloot een graad in plantkunde te behalen aan de Universiteit Leiden. Tijdens zijn studie aan de universiteit raakte Hugo geïntrigeerd door experimentele plantkunde en Charles Darwin's Theory of Evolution and Natural Selection. Hij studeerde in 1870 af aan de Universiteit Leiden met een doctoraat in de plantkunde.
Hij gaf korte tijd les voordat hij naar de universiteit van Heidelberg ging om scheikunde en natuurkunde te studeren. Dat avontuur duurde echter slechts ongeveer een semester voordat hij naar Wurzberg ging om plantengroei te bestuderen. Hij ging terug naar het onderwijzen van plantkunde, geologie en zoölogie gedurende enkele jaren in Amsterdam, terwijl hij terugkeerde naar Wurzburg op zijn vakanties om zijn werk voort te zetten met plantengroei.
In 1875 verhuisde Hugo de Vries naar Duitsland waar hij werkte en publiceerde zijn bevindingen over plantengroei. Het was toen hij daar woonde dat hij Elisabeth Louise Egeling ontmoette en trouwde in 1878. Ze keerden terug naar Amsterdam waar Hugo werd aangenomen als docent aan de Universiteit van Amsterdam. Het duurde niet lang voordat hij werd gekozen als lid van de Koninklijke Academie van Kunsten en Wetenschappen. In 1881 kreeg hij hoogleraarschap in de plantkunde. Hugo en Elisabeth hadden in totaal vier kinderen - een dochter en drie zonen.
Hugo de Vries is vooral bekend om zijn werk op het gebied van genetica, omdat het onderwerp zich in de zogenaamde kinderschoenen bevond. De bevindingen van Gregor Mendel waren destijds niet goed bekend en de Vries had een aantal zeer vergelijkbare gegevens bedacht die met de wetten van Mendel konden worden samengevoegd om een meer volledig ontwikkeld beeld van genetica te creëren..
In 1889 stelde Hugo de Vries dat zijn planten hadden wat hij noemde pangenen. Pangenes zijn wat nu bekend staat als genen en zij brachten de genetische informatie van de ene generatie naar de volgende. In 1900, nadat Gregor Mendel zijn bevindingen publiceerde over het werken met erwtenplanten, zag de Vries dat Mendel dezelfde dingen had ontdekt die hij in zijn planten had gezien toen hij zijn boek schreef.
Omdat de Vries het werk van Gregor Mendel niet als uitgangspunt voor zijn experimenten had, vertrouwde hij in plaats daarvan op geschriften van Charles Darwin, die hypothese had hoe eigenschappen van generatie op generatie werden doorgegeven van ouders op nakomelingen. Hugo besloot dat de eigenschappen werden overgedragen via een soort deeltje dat door de ouders aan het nageslacht werd gegeven. Dit deeltje werd een pangene genoemd en de naam werd later door andere wetenschappers ingekort tot gewoon gen.
Naast het ontdekken van genen, concentreerde de Vries zich ook op hoe soorten veranderden vanwege die genen. Hoewel zijn mentoren, terwijl hij aan de universiteit was en in laboratoria werkte, de theorie van evolutie zoals geschreven door Darwin niet kochten, was Hugo een grote fan van Darwins werk. Zijn besluit om het idee van evolutie en een verandering van soort in de loop van de tijd in zijn eigen proefschrift op te nemen, stuitte op veel weerstand van zijn professoren. Hij negeerde hun pleidooi om dat deel van zijn proefschrift te verwijderen en verdedigde met succes zijn ideeën.
Hugo de Vries legde uit dat de soort in de loop van de tijd waarschijnlijk is veranderd door veranderingen, die hij mutaties noemde, in genen. Hij zag deze verschillen in wilde vormen van teunisbloem en gebruikte dit als bewijs om aan te tonen dat soorten veranderden zoals Darwin zei, en waarschijnlijk op een veel snellere tijdlijn dan wat Darwin had theoretiseerd. Hij werd beroemd in zijn leven vanwege deze theorie en bracht een revolutie teweeg in de manier waarop mensen dachten over Darwins theorie van evolutie.
Hugo de Vries trok zich in 1918 terug uit het actieve onderwijs en verhuisde naar zijn grote landgoed waar hij bleef werken in zijn grote tuin en de planten bestudeerde die hij daar verbouwde, met verschillende ontdekkingen die hij publiceerde. Hugo de Vries stierf op 21 maart 1935 in Amsterdam.