图灵的父亲朱利斯·麦席森·图灵（Julius Mathison Turing）是一名英属印度的公务员。1911年，图灵的母亲Ethel在印度的Chatrapur怀了孕。因为他们希望艾伦在英国出生，所以回到伦敦，住在帕丁顿，并在那里生下了艾伦。父亲的公务员委任使他在艾伦小时候经常来往于英伦和印度。由于担心印度的气候不利于儿童成长，他便把家庭留在英伦与朋友同住。图灵很小的时候就表现出他的天才，后来就更加显著。他说他在三个星期里自己学会阅读，而且，就对数字和智力游戏着迷。
图灵在普林斯顿大学度过了1937年和1938年的大部分时间，在邱奇指导下学习。1938年，他取得了博士学位。他的论文介绍了超计算的概念，在图灵机加上了预言机，让研究图灵机无法解的问题变得可能。
1939年图灵被英国皇家海军招聘，并在英国军情六处监督下从事对德国机密军事密码的破译工作。两年后他的小组成功破译了德国的密码系统Enigma， 从而使得军情六处对德国的军事指挥和计划了如指掌。但是军情六处以机密为由隐瞒了图灵小组的存在和成就，将其所得情报据为己有。后世科学家估计，图灵小组的杰出工作，使得盟军提前至少两年战胜了纳粹德军。
1945年到1948年，图灵在国家物理实验室负责自动计算引擎（ACE）的研究工作。1949年，他成为曼彻斯特大学计算机实验室的副主任，负责最早的真正的计算机---曼彻斯特一号的软件工作。在这段时间，他继续作一些比较抽象的研究，如“计算机械和智能”。图灵在对人工智能的研究中，提出了一个叫做图灵测试的实验，尝试定出一个决定机器是否有感觉的标准。
1952年，图灵写了一个国际象棋程序。可是，当时没有一台计算机有足够的运算能力去执行这个程序，他就模仿计算机，每走一步要用半小时。他与一位同事下了一盘，结果程序输了。
后来美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究组根据图灵的理论，在ENIAC上设计出世界上第一个电脑程序的国际象棋－洛斯阿拉莫斯国际象棋。
从1952年直到去世，图灵一直在生物数学方面做研究。他在1952年发表了一篇论文《形态发生的化学基础》（英语：The Chemical Basis of Morphogenesis）。他主要的兴趣是斐波那契叶序列，存在于植物结构的斐波那契数。他应用了反应-扩散公式，现在已经成为图案形成范畴的核心。他后期的论文都没有发表，一直等到1992年《艾伦·图灵选集》出版，这些文章才见天日。2012年，《自然》杂志称赞他是有史以来最具科学思想的人物之一。