Hijo de un profesor de ingeniería mecánica, Feodor Lynen nació en Munich el 6 de abril de 1911. Estudió química y realizó su doctorado en la Universidad de esta ciudad. Entre sus maestros estuvo Heinrich Wieland, Premio Nobel de Química en 1927 y bajo cuya guía se dedicó específicamente a la bioquímica, área en la que desarrolló todo su trabajo académico e investigativo. Ejerció la dirección del Instituto de Química Celular Max Plank y fue Presidente de la Sociedad de Químicos Alemanes.
Sus investigaciones estuvieron orientadas a desentrañar los procesos metabólicos de las células vivas y los mecanismos de regulación química de dichos procesos. Contribuyó a establecer las etapas enzimáticas de la oxidación de los ácidos grasos, así como a la síntesis de éstos y, al igual que el químico Emil Bloch, a la síntesis del colesterol.
Las contribuciones de ambos investigadores fueron decisivas en el estudio de las enfermedades circulatorias, el tratamiento de la arterioesclerosis y las pautas profilácticas en patologías cardiovasculares.
Por estos trabajos Lynen y Bloch recibieron el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 1964. Lynen fue miembro de varias academias y sociedades, de las que obtuvo reconocimientos.
Murió en Munich el 6 de agosto de 1979.