Кип Стивен Торн родился 1 июня 1940 года в городе Логан, Соединенные Штаты Америки. В 1965 году окончил Принстонский университет, получив степень доктора философии. Специализируется в области теории гравитации, астрофизики, квантовой теории измерений. 

В 1973 году Торн написал совместно с Д.А. Уилером и Ч. Мизнером книгу «Гравитация», учебник-монографию по общей теории относительности.

В 1977 году совместно с А. Житков из Кембриджского университета выдвинул предположение о существовании гипотетического звездного объекта: красного гиганта с нейтронной звездой в качестве ядра, получившего название объекта Торна - Житкова. Первый кандидат в такие объекты, HV 2112, открыли в 2014 году.

Торн в 1988 году опубликовал с соавторами в журнале Physical Review Letters статью «Wormholes, Time Machines, and the Weak Energy Condition», где показал, что построение машины времени не противоречит теориям, принятым научным сообществом. Позднее выпустил книгу для широкого круга читателей «Черные дыры и складки времени. Дерзкое наследие Эйнштейна», переведенную на шесть языков, в том числе на русский.

В 2009 году Кип Торн ушел в отставку, оставаясь почетным Фейнмановским профессором Калифорнийского технологического института, сосредоточившись на работе над учебником общей физики, популярными книгами и фильмами.

Совместно с Л. Обст, стал автором идеи научно-фантастического фильма «Интерстеллар» режиссера К. Нолана, вышедшего в 2014 году. Торн являлся научным консультантом и исполнительным продюсером картины.

В 2016 году 11 февраля Торн представлял коллаборацию LIGO на пресс-конференции, посвященной открытию гравитационных волн. Один из основателей международного проекта поиска гравитационных волн LIGO. Автор и редактор книг по теории гравитации и астрономии высоких энергий. 

В 2017 году 3 октября удостоен Нобелевской премии по физике за открытие гравитационных волн вместе с Райнером Вайссом и Барри Баришем. 

Физик входит в состав Американской академии искусств и наук, Национальной академии наук США, ученого совета Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства. Является иностранным членом Российской академии наук.

Кип Стивен Торн награжден медалями А. Эйнштейна, Оскара Клейна, Нильса Бора. Удостоен звания «Почетный доктор Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова». Лауреат многих наград: премии памяти Рихтмайера, медали Карла Шварцшильда, Ю.Э. Лилиенфельда, премии по фундаментальной физике, Грубера, Шао и других.