Родился 23 августа 1842 года в Белфасте в семье священнослужителя. С 18 лет работал в механической мастерской. Окончил Кембриджский университет в 1867 году. С 1868 года по 1905 год был профессором кафедры строительной механики Манчестерского университета. С 1888 года возглавлял Витвортовскую инженерную лабораторию.
Изучал течение жидкости в ламинарном и турбулентном режиме. В 1883 году установил, что ламинарное течение переходит в турбулентное, когда введенная им безразмерная величина превышает критическое значение. В честь его работ назван критерий перехода от одного режима к другому — Число Рейнольдса. Также Рейнольдс определил механический эквивалент теплоты.
Скончался 21 февраля 1912 года в Уотчете.