Zur Hausen studiò medicina presso le università di Bonn, Amburgo e Düsseldorf e ricevette un dottorato in medicina (Dr. med.) nel 1960. Dopodiché divenne un assistente medico e due anni dopo entrò all'istituto per la microbiologia all'università di Düsseldorf come ricercatore. Dopo tre anni e mezzo si trasferì a Filadelfia dove lavorò presso i Virus Laboratories del Children's Hospital. Divenne professore associato all'Università della Pennsylvania. Nel 1969 divenne professore con regolari incarichi didattici e di ricerca all'Università di Würzburg, dove lavorò presso l'istituto di virologia. Nel 1972 si trasferì all'Università di Norimberga-Erlangen, e nel 1977 all'Università di Friburgo in Brisgovia (Breisgau).