福克斯於1911年12月29日出生在德國達姆施塔特附近的一個小城鎮，父親埃米爾·福克斯是路德教牧師。13歲開始，福克斯就隨父親參加基督教公誼會活動。1931年初，全家遷到基爾市。福克斯先後就讀於萊比錫大學和基爾大學，攻讀數學和物理，在大學讀書期間福克斯放棄了路德教的信仰，成為一個無神論者、社會民主黨黨員，後來又加入了德國共產黨。
1933年希特勒上台，福克斯的父親因持社會主義觀點被納粹分子抓進監獄。他的母親和妹妹伊麗莎白也遭到納粹迫害，母親不甘受辱喝鹽酸水自殺了。後來，他的姐姐參加了反納粹活動，在麵臨被捕的關鍵時候也臥軌自殺了。他的另一個妹妹克裏斯傑勒移民美國。整個家庭的不幸遭遇對福克斯的政治態度產生了巨大影響，他一生無比痛恨納粹主義，為反對納粹法西斯從未停止戰鬥。
1933年春，為躲避基爾法西斯衝鋒隊的迫害，福克斯在一個年輕女子的幫助下隱藏了5個月，並由她協助秘密越過邊境線，以難民的身份坐汽車到達巴黎。當時，他貧困交加，身無分文，黨組織指示他應該出國去完成學業，以便希特勒統治崩毀後回來重建新德國。
1933年10月，福克斯從法國去了英國，以難民的身份在英國內政部外僑處登記。此時，他除了身上穿的衣服和隨身帶的一隻帆布包外一無所有。他在薩默塞特住了幾個星期，最後被英國布裏斯托爾大學錄取，攻讀物理和數學。他的導師是諾貝爾獎獲得者涅德爾·莫特教授，莫特教授知道福克斯的困境後，同校方聯係，免去了福克斯的學費，還幫助他搞到一筆獎學金。福克斯成為莫特教授的第一個研究生。他是一個優秀的學生，勤奮好學，在物理學領域顯示出卓越的才能。
在布裏斯托爾，福克斯加入了德國共產黨在英國的地下小組，主要負責宣傳工作。英國有一個“對蘇文化聯係協會”的組織，該協會經常組織戲劇表演。福克斯是協會的積極分子，曾成功地扮演了維辛斯基。他的導師涅德爾·莫特看了他的演出大為震驚，在教授眼裏，福克斯是個勤奮好學、性格溫順、待人謙遜的青年，而維辛斯基則是當時蘇聯司法界一個冷漠無情的頭目，福克斯卻將這個人物演得惟妙惟肖、十分到位。
1937年11月，福克斯獲得數學物理學博士學位。接著，他進入愛丁堡大學，在著名理論物理學家馬克斯·波爾教授的實驗室繼續深造，波爾教授非常欣賞他的才華。1939年，福克斯又在愛丁堡大學獲得理論物理學博士學位，拿到了卡耐基研究獎學金，並留在愛丁堡大學工作。這位天資聰慧、勤奮好學的德國人，一切似乎都很順利。
1940年5月，德軍占領法國。英國向德國宣戰，福克斯作為敵對國德國公民被拘留，他申請加入英國國籍不但沒有獲準，而且多次受到有關部門的審查，甚至納粹分子也寫信給英國當局，揭發福克斯是共產黨員。所幸福克斯的表現一直很好，也沒有查到他與共產黨人聯係的確切證據。所以他僅作為敵對國的僑民被押送到加拿大的魁北克。很幸運的是，裝著福克斯檔案的貨船被德國魚雷擊沉，在他周圍已經沒有人知道他的底細。1940年底，他在恩師的幫助下又回到愛丁堡大學工作。
1941年春天，英國決定在伯明翰成立原子彈秘密研製委員會，由德國科學家魯道夫·皮爾斯牽頭負責。皮爾斯教授也是一位反法西斯主義者，他在伯明翰大學成立了原子彈研究實驗室，在朋友的大力推薦下他找到福克斯，熱情邀請福克斯到他的實驗室工作。皮爾斯教授告訴他這是一項非常重要的軍事研究，具體內容沒有得到允許暫不能說，但這項研究工作意義深遠，尤其需要像他這樣的理論知識深厚的人才加入。原子彈研究的絕密計劃代號為“丘勃·阿洛伊”。通過審查後，福克斯在《官員保密法》上簽了字，進入了皮爾斯教授的原子彈研究實驗室。在研究室工作期間，福克斯解決了一係列鈾彈課題中重要而複雜的數學問題。
原子彈研究是個牽涉麵很廣的巨大工程，為了協調各大學科學家的工作，英國政府專門成立了一個“合金管”公司。領導“合金管”公司董事會的樞密院院長、丘吉爾戰時內閣閣員約翰·安德森爵士對福克斯印象很好。在他的大力推薦下，1942年8月7日，福克斯終於向英王宣誓效忠，加入了英國國籍。
其實，蘇聯也一直在關注著原子彈的研究，所有的科研工作都在緊鑼密鼓地進行當中。蘇聯政府向情報部門發出特別指示，要盡快搞到英美原子彈研究的進展，最好能搞到詳細的資料。尋找一個“科學間諜”成了最好的選擇。在經過反複的挑選、調查之後，福克斯進入了蘇聯國家安全總局的視線。
令蘇聯國家安全總局高興的是，早在1941年深秋，信仰共產主義的福克斯在了解原子彈研究的實際意義後，就認為應該把這裏的情況告訴蘇聯。當時，德軍剛開始實施“巴巴羅薩”戰役，正全麵進攻蘇聯，已經逼近莫斯科城下。福克斯認為蘇德之戰是西方同盟國蓄意挑起的一個陰謀，有意造成蘇聯同德國決一死戰、兩敗俱傷的局麵，他們好從中漁利。出於對納粹的仇恨，以及對英美同盟國的不滿，福克斯決定向蘇聯提供他所掌握的原子彈研究情報。
蘇聯大使館的工作人員找到西蒙·戴維多維奇·克雷默，克雷默找到了福克斯。
克雷默是以駐英武官身份為掩護的蘇聯情報部門的軍官。克雷默與福克斯聯係上後，發現福克斯根本沒有做情報工作的經驗，就教他出門與接頭人見麵，先坐出租車兜幾圈，看有沒有人跟蹤，再到約定地點見麵。福克斯覺得坐出租車兜幾圈花銷太大，又浪費時間，而且也不見得安全。福克斯寧願到地鐵站這種人群密集的地方接頭，這種地方更安全些。在此後的5個月中，福克斯同克雷默會麵了3次。克雷默獲得了用鈾可以製造原子彈的信息，以及用分離鈾同位素的氣體擴散法原理所得的實驗報告。福克斯將自己正在撰寫的原子能研究報告的副本也交給了克雷默。
1942年，福克斯受英國有關部門的委托，開始監視德國原子彈的研究進程。同時，英國秘密情報部門提供一些有關原子彈研究的情報讓他進行分析。福克斯平時工作勤奮，生活低調，沒有不良嗜好，又能出色地完成情報部門交給的任務，因此深受上司的信任和好評。
1942年夏，蘇聯國家安全總局加強了對原子彈研究情報的搜集。情報總局安排了專人與福克斯接頭，這個人叫索尼婭，在英國的化名叫布魯爾小姐，自稱是從納粹德國逃出來的猶太難民，當時在一戶富裕的德國僑民家做傭人。福克斯接到指令，將原子彈研究方麵的情報交給布魯爾小姐。有意思的是，福克斯並不知道布魯爾小姐具體屬於哪個情報部門，也不清楚自己為蘇聯情報機構哪個部門工作。