Efter läkarexamen vid Düsseldorfs universitet var zur Hausen verksam som virusforskare i Düsseldorf, Philadelphia och Würzburg. Han blev professor i virologi först vid universitetet i Erlangen-Nürnberg och 1977 vid universitetet i Freiburg. 1983–2003 var zur Hausen vetenskaplig chef för Deutsches Krebsforschungszentrum i Heidelberg.