Feodor Lynen 1911. április 6-án született Münchenben. Apja, Wilhelm Lynen a Müncheni Műszaki Főiskola gépészmérnökeit oktatta, anyja Frieda Lynen (leánykori nevén Prym) Gustav Prym gyáros lánya volt. Feodor hetedik volt nyolc gyermekük közül. Az elemi és középiskolát (aLuitpold-Gymnasiumot) szülővárosában végezte el. Mikor bátyja létrehozott egy kis vegyészeti laboratóriumot az otthonukban, Feodort érdekelni kezdte a kémia és az érettségi után 1930-ban aMüncheni Egyetemen kémiát kezdett tanulni. Egyik tanáraHeinrich Otto Wieland volt, aki 1927-benkémiai Nobel-díjat kapott. Lynen nála írta szakdolgozatát agyilkos galóca méreganyagainak analíziséből. 1937-ben PhD fokozatot szerzett.
Lynen1942-ben kezdett el oktatni a Müncheni Egyetemen.1947-ben docensi,1953-ban pedig egyetemi tanári kinevezést kapott. Egy évvel később ő lett az igazgatója aMax-Planck-Institut für Zellchemie-nek, a Max Planck Intézet sejtkémiai fiókintézetének, melyetOtto Warburg ésOtto Hahn az ő számára hozott létre; eközben folytatta oktatómunkáját is.
Lynen kutatási területe a szervezet anyagcseréje, azon belül akoleszterin és azsírsavak lebontása és szintézise volt. Ő fedezte fel, hogy a koleszterin bioszintézisének kiinduló anyaga azacetil-koenzim-A (melynek tisztázta a szerkezetét), melyből az első lépésben acetoacetil-koenzim-A keletkezik. Szintén Lynen tisztázta abiotin, a B7-vitamin szerepét a zsírsavszintézisben.
Lynen együttműködött a németországi zsidó származásúKonrad Blochhal, aki a 30-as években kivándorolt az Egyesült Államokba és hozzá hasonlóan a koleszterin metabolizmusát kutatta. Miután világossá vált, hogy a magas koleszterinszintnek köze lehet azérelmeszesedés (és ezen keresztül a szívinfarktus és agyvérzés) kialakulásához, a Nobel-díj-bizottság[1]1964-ben Lynennek és Blochnak ítélte oda azorvostudományi Nobel-díjat.
Feodor Lynen tanárának, Heinrich Wielandnak lányát, Eva Wielandot vette feleségül (1934. május 14-én). Öt gyermekük született: Peter, Annamarie, Susanne, Heinrich és Eva-Maria Lynen.
Feodor Lynen 1979. augusztus 6-án halt meg Münchenben, hat héttelértágulat-műtétjét követően.