ولد حوالي عام 1339هـ، الموافق 1920م في الدوحة.
وأصبح حاكمًا لقطر في 24 أكتوبر 1960م عندما تنازل والده الشيخ علي عن الحكم، وفي نفس التاريخ تم تعيين الشيخ خليفة بن حمد آل ثاني وليّا للعهد ونائبًا للحاكم.
وشهدت فترة حكمه نمو النشاط الاقتصادي في قطر نتيجةً لاكتشاف عددٍ كبير من حقول البترول في البلاد، وفي يناير 1964م بدأ الإنتاج على نطاق واسع في حقل العد الشرقي وهو أول حقلٍ بحري في العالم يتم تشغيله كمرفقٍ بحري بصورةٍ تامة.
وقبل ذلك في عام 1963م تم اكتشاف حقل بترولٍ أكبر هو: ميدان محزم.
وفي عام 1965م تم إنشاء محطة لتجميع البترول على جزيرة حالول، وفي العام نفسه بدأت عمليات الاستكشاف في حقل أبو الحنين ثم بدأ الإنتاج عام 1977م.
ومع نمو الاقتصاد البترولي تقدمت قطر بسرعة نحو استحداث نظام إداري حديث، فعين الشيخ خليفة وزيرًا للمالية، كما تم إنشاء الإدارة المالية العامة للتعامل مع جميع المسائل الحكومية ذات الطابع المالي والإداري، وفي عام 1967م تم إنشاء إدارة شؤون الموظفين، وتدريجيّا بدأت الإدارة في قطر تأخذ شكلها النهائي واتجهت البلاد نحو الاستقلال.
وعقب إعلان حكومة حزب العمال البريطاني في شهر يناير 1968م سحب قواتها من شرق قناة السويس منهيةً بذلك معاهدات الحماية مع حكام الخليج، ومع إخفاق هؤلاء الحكام في تكوين اتحاد كونفيدرالي يضم إمارات الخليج التسع، اتجهت قطر حينذاك لتشكيل مجلس وزراء لها.
وفي 2 أبريل 1970م صدر الدستور المؤقت وتم تشكيل أول مجلس للوزراء في البلاد يوم 28 مايو 1970م.
وفي 3 سبتمبر 1971م أعلن استقلال قطر وبذلك أنهيت المعاهدة البريطانية القطرية التي أبرمت عام 1916م.
يصفه الشيخ القرضاوي بقوله: كان غاية في الدَّمَاثةِ والتواضعِ وحسن الأدب .
توفي في 14 ذي الحجة 1397هـ الموافق 25 نوفمبر 1977م وهو يتعالج في لندن، ونقل جثمانه إلى الدوحة ودفن في مقبرة الريان .