Окончил Бейльел-колледж Оксфордского университета (1924); там же профессор (1937—1964). Президент Лондонского королевского общества (1955—1960). Иностранный член АН СССР (1958).
Основные работы в области цепных реакций; изучал гомогенный катализ и механизм реакций этого типа. В 1928 году при исследовании окисления водорода обнаружил верхний предел воспламенения и объяснил это явление как результат обрыва цепей в замкнутом объёме при тройных соударениях частиц. Одновременно с Н. Н. Семёновым разработал основы теории цепных реакций. Хиншелвуд исследовал кинетику разложения неорганических и органических веществ, например перманганата калия, альдегидов, кетонов и др. С 1938 года занимался проблемой роста бактерий в различных средах; установил, что адаптация бактерий к среде автоматически регулируется ферментным балансом клетки; выявил зависимость скорости роста клеток от содержания в окружающей среде углекислого газа, аминокислот и др.
В 1956 году Хиншелвуд совместно с Николаем Семёновым получил Нобелевскую премию по химии «За исследования механизма химических реакций», в особенности за создание теории цепных реакций. В Нобелевской лекции Хиншелвуд высоко оценил научную деятельность Семёнова: