Хидэки родился в Токио. Он был пятым из семи детей в семье. Его отец работал профессором геологии в Киотском императорском университете. Сначала Хидэки увлекался философией и литературой, но в старших классах у него вспыхнул интерес к математике и физике. На японский язык было переведено не так уж и много книг, но отрывочные публикации по квантовой механике вызвали неподдельный интерес у Хидэки. В 1926 году он с успехом окончил школу и поступил в Киотский императорский университет. Он решил изучить физику по ускоренной программе. В 1929 году он был уже магистром. Он защитил диссертацию и решил сосредоточиться на теоретической физике. 

На Западе было только и слышно об открытиях, которые сделали в области физики, а до Востока долетало только эхо. Однако Хидэки не сдается и изучает все самостоятельно. Вскоре в Японию прибыли Гейзенберг и Дирак. Их гидом по Киото, а также собеседником их стал Хидэки. Немного позже из Европы на родину вернулся Ёсио Нисина, которых стажировался у Нильса Бора. Хидэки моментально с ним знакомится, и они становятся хорошими приятелями. Хидэки чувствует, что становится не теоретиком, а экспериментатором. В 1932 году он женится на девушке по имени Юкава Суми и берет ее фамилию, а также он начинает курс лекций в Киотском университете. В 1936 году Хидэки, Суми и двое их сыновей переезжают в Осаку. Там Хидэки получает должность ассистента-профессора в Осакском университете. 

В начале тридцатых годов двадцатого века физики знали, что ядро содержит протоны. В 1932 году были открыты нейтроны. Возникал вопрос: что связывает протоны и нейтроны. В 1935 году Хидэки выдвинул предположение, что есть не открытый пока что «тяжелый фотон», который весит в 200-300 раз больше электрона. Юкава также выдвинул теорию, согласно которой в результате обмена «тяжелыми фотонами» возникают ядерные силы. Массу частицы Юкава высчитывал исходя из известного радиуса действия сил. Масса получилась больше массы электрона, но меньше нуклона. Теоретик называет открытую частицу «мезон». Хидэки доказал, что обнаружить мезон невозможно при обычных ядерных реакциях. Следовательно, эту частицу надо искать при столкновении атомных ядер с космическими лучами. Одну из своих теорий касательно атомного ядра и процессов, происходящих в ядре, он опубликовал в японском журнале на английском языке. Его коллеги из Европы заметили эту теорию лишь через два года. 

В 1937 году американский физик обнаружил неизвестную частицу, масса которой соответствовала массе, которую в своих теориях предполагал Юкава. Однако мезон, который открыл ученый из Америки жил дольше, чем частица, которую предсказал японец. В общем, некоторые физики решили, что Хидэки ошибается. Действительно, предположения Юкавы были не совсем точными, но все равно в 1942 году почти во все областях связи между Востоком и Западом прервались. В итоге, в теоретической физике прижилось название мю-мезон или мюон, а не просто мезон. В 1949 году Юкаве Хидэки вручили Нобелевскую премию. Благодаря этому великому теоретику была рождена новая область науки – физика элементарных частиц. Юкава работал в институте в Принстоне, читал лекции в Колумбийском университете. В 1953 году он вернулся в Киото и стал директором Научно-исследовательского института фундаментальной физики в Киотском университете. Он также возглавлял школу теоретической физики. Хидэки выступал против ядерного оружия. Также он писал стихи.