Étienne Guyon entre à l'École normale supérieure en 1955 et est lauréat du concours d'agrégation de physique. Il entre au laboratoire de physique des solides de la faculté des sciences d'Orsay. Il y prépare sous la direction de Pierre-Gilles de Gennes une thèse de doctorat ès sciences physiques sur la supraconductivité, thèse qu'il soutient en 1965. Il part ensuite travailler aux États-Unis à l'université de Californie de Los Angeles, il y étudie notamment les défauts dans les cristaux. Il revient en France où il est professeur à l'université Paris XI, puis il crée et dirige de 1978 à 1988 le laboratoire d'hydrodynamique et de mécanique physique à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris où il étudie les superfluides, la dynamique des cristaux liquides, les phénomènes de chaos et de turbulence. Il préside également le centre d'orientation de la Cité des sciences et de l'industrie avant de devenir directeur du Palais de la découverte de 1988 à 1992.
Il est directeur de l'École normale supérieure de 1990 à 2000.
Depuis 2000, Étienne Guyon est professeur à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris où il étudie les milieux granulaires. Il s'engage pour la diffusion de la science au grand public et pour le rapprochement entre la communauté des mécaniciens et des physiciens.
