Hawking meyakini bahwa kehidupan ekstraterestrial memang ada, dan ia menggunakan basis matematis untuk asumsinya. "Menurut otak matematisku, angka menunjukan bahwa keberadaan alien sangatlah rasional. Tantangan terbesar adalah memperkirakan seperti apakah alien itu." Ia meyakini bahwa alien tidak hanya ada di planet-planet, tetapi mungkin juga di tempat lain, seperti bintang atau mengapung di angkasa luas. Hawking juga memperingati bahwa beberapa spesies alien mungkin memiliki peradaban yang maju dan dapat mengancam Bumi. Hubungan dengan spesies seperti itu dapat membahayakan seluruh umat manusia. Ia mengatakan, "Jika alien mengunjungi kita, hasilnya akan sama seperti ketika Columbus mendarat di Amerika, yang tidak berakhir baik bagi penduduk asli Amerika". Hawking juga menyarankan, daripada mencoba menghubungi alien, sebaiknya kita menghindari hubungan dengan mereka. hawking selalu mengandalkan Tuhan dalam segala usahanya

Hawking mengambil posisi agnostik dalam masalah agama. Ia telah menggunakan kata "Tuhan" (secara metaforis) untuk menggambarkan poin dalam buku-buku dan pidatonya. Mantan istrinya, Jane, menyatakan saat proses perceraian bahwa Hawking adalah seorang ateis.Hawking menyatakan bahwa ia "tidak religius secara akal sehat" dan ia percaya bahwa "alam semesta diatur oleh hukum ilmu pengetahuan. Hukum tersebut mungkin dibuat oleh Tuhan, tetapi Tuhan tidak melakukan intervensi untuk melanggar hukum."Hawking membandingkan agama dan ilmu pengetahuan pada tahun 2010, menyatakan: "Terdapat perbedaan mendasar antara agama, yang berdasarkan pada otoritas, [dan] ilmu pengetahuan, yang berdasarkan pada observasi dan alasan. Ilmu pengetahuan akan menang karena memang terbukti."

Pada September 2010, The Telegraph melaporkan, "Stephen Hawking telah menyatakan bahwa Tuhan bukan pencipta alam semesta". Hawking menulis dalam bukunya, The Grand Design, bahwa "Karena adanya hukum seperti gravitasi, tata surya dapat dan akan membentuk dirinya sendiri. Penciptaan spontan adalah alasannya mengapa sekarang ada 'sesuatu' dan bukannya kehampaan, mengapa alam semesta ada dan kita ada. Tidak perlu memohon kepada Tuhan untuk memulai segalanya dan menggerakan alam semesta."

Hawking selalu tertarik pada ilmu pengetahuan. Ia terinspirasi dari guru matematikanya yang bernama Dikran Tahta untuk mempelajari matematika di universitas. Ayahnya ingin agar Hawking masuk ke University College, Oxford, tempat ayahnya dulu bersekolah. Hawking lalu mempelajari ilmu pengetahuan alam. Ia mendapat beasiswa, dan lalu berspesialisasi dalam fisika.

Setelah menerima gelar B.A. di Oxford pada 1962, ia tetap tinggal untuk mempelajari astronomi. Ia memilih pergi ketika mengetahui bahwa mempelajari bintik matahari tidak sesuai untuknya dan Hawking lebih tertarik pada teori daripada observasi. Hawking lalu masuk ke Trinity Hall, Cambridge. Ia mempelajari astronomi teoretis dan kosmologi.

Segera setelah tiba di Cambridge, gejala sklerosis lateral amiotrofik (ALS) yang akan membuatnya kehilangan hampir seluruh kendali neuromuskularnya mulai muncul. Pada tahun 1974, ia tidak mampu makan atau bangun tidur sendiri. Suaranya menjadi tidak jelas sehingga hanya dapat dimengerti oleh orang yang mengenalnya dengan baik. Pada tahun 1985, ia terkena penyakit pneumonia dan harus dilakukan trakeostomi sehingga ia tidak dapat berbicara sama sekali. Seorang ilmuwan Cambridge membuat alat yang memperbolehkan Hawking menulis apa yang ingin ia katakan pada sebuah komputer, lalu akan dilafalkan melalui sebuah voice synthesizer'.