هما ناطق در ۱۳۱۳ در تبریز زاده شد. پدربزرگش یک روحانی به نام میرزا جواد ناطق بود که در مبارزات مشروطه حضور داشت. پدرش ناصح ناطق در اروپا تحصیل کرده بود و اهل ادبیات و شعر بود. اما مادرش، از خانواده‌ای فئودال و درواقع بچه پنجم میرزا تقی خان امیرکبیر بود و در یک خانواده‌ای
قجری و مذهبی بزرگ شده بود.
او در کودکی به همراه خانواده به تهران نقل مکان کرد و دوران تحصیل ابتدایی را در مدرسه مهر و فیروزکوهی و متوسطه را در دبیرستان انوشیروان دادگر و سپس در نوربخش (تهران) گذراند و بعد از اتمام کلاس دهم او را به انگلستان فرستادند و بعد از نزدیک به دو سال و زمانی که با داریوش شایگان آشنا شده بود، به ایران بازگشت. چند سال بعد از کودتای ۲۸ مرداد و زمانی که توانست در امتحانات متفرقه پذیرفته شود، یعنی در سال ۱۳۳۶ برای گذراندن دوره کارشناسی تا دکترا به فرانسه رفت آنجا به سرعت به سیاست گرایش پیدا کرد و رساله پایان‌نامه‌اش را دربارهٔ احوال و تفکر سید جمال‌الدین اسدآبادی نوشت. این تحقیق با کمک هزینه مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه در سال ۱۳۴۶ منتشر شد. همزمان با همکاری ژیلبر لازار اقدام به ترجمه اشعار شعرای معاصر ایران کرد. در پاریس با ناصر پاکدامن ازدواج کرد که دو فرزند به نام‌های میشا و روشنک حاصل این ازدواج بود.
در فرانسه به عضویت کنفدراسیون دانشجویان درآمد و فعالیت‌های سیاسی خود را آغاز کرد.ناطق در ۱۳۴۷ به تهران بازگشت، ابتدا در مؤسسه مطالعات اقتصادی مشغول به کار شد که چندان ربطی به علائق و تحصیلاتش نداشت. رئیس دانشکده ادبیات دانشگاه تهرانسید حسین نصر که کتاب زندگی سیاسی سیدجمال اسدآبادی تألیف ناطق را دیده بود، درخواست استخدام وی را در دانشگاه مطرح کرده بود و به این ترتیب هما ناطق از سال ۱۳۴۸ تا سال ۱۳۵۹ به تدریس در دانشکده تاریخ دانشگاه تهران پرداخت. در طول این مدت یک بار در سال ۱۳۵۲ به دانشگاه پرینستون دعوت شد و به مدت ۱ سال در بخش تحقیقات خاورمیانه آن دانشگاه تدریس کرد.
در جریان انقلاب، جهت بازگشایی کانون نویسندگان کوشش کرد و در اردیبهشت ۱۳۶۰ به عنوان عضو و هیأت دبیران کانون نویسندگان ایران انتخاب شد. پس از انقلاب در سال ۱۳۵۹ و به دنبال انقلاب فرهنگی، به اجبار به فرانسه بازگشت،مدتی را به تشویق غلامحسین ساعدی به تحقیق دربارهٔ رابطه ایران و عثمانی و روسیه پرداخت. در سال ۱۳۶۳ به عنوان استاد تمام وقت در مؤسسه پژوهش‌های ایرانی دانشگاه سوربن مشغول به کار شد. ناطق در این سال‌ها به نقد اندیشه‌ها و کرده‌های سیاسی خود به ویژه در دوران انقلاب پرداخت ، ناطق در سال ۲۰۰۵ عنوان دکتری افتخاری مؤسسه ملی زبان‌ها و تمدن‌های شرق را کسب کرد.
هما ناطق روز اول ژانویه ۲۰۱۶ در آرو (روستایی در ۱۵۰ کیلومتری جنوب‌غربی پاریس) درگذشت.