Patrick Doyle est diplômé (1974) du Royal Scottish Academy of Music and Drama, où il prenait des cours de piano et de chant.
En 1987, Patrick Doyle rejoint la Renaissance Theatre Company en tant que compositeur et directeur musical. Depuis cette date, il a écrit des partitions pour leurs productions de Hamlet, Prince of Denmark (Hamlet, Prince du Danemark), As You Like It (Comme Il Vous plaira) et Much Ado About Nothing (Beaucoup de Bruit pour Rien). Puis il travailla avec la réalisatrice
Judi Dench dans la production de Look Back in Anger à la télévision et composa les partition pour King Lear (Le Roi Lear) et A Midsummer Night's Dream (Le Songe d'une Nuit d'été).
À de nombreuses reprises, il a travaillé avec Régis Wargnier et
Kenneth Branagh. Ce dernier lui a notamment demandé d'écrire la partition du film Henry V, production de la Renaissance Theatre Company. Le thème "Non Nobis Domine" du film fut récompensé en 1989 par l'Ivor Novello Award for Best Film Theme.
En 1990, le Prince Charles lui demanda de composer The Thisle and The Rose, pour un choeur, en l'honneur du 90e anniversaire de la Reine Mère. En 1991, Patrick Doyle composa la bande-son (qui fut nommée au Golden Globe Award) de Dead Again de Paramount, dirigé par Kenneth Branagh, en 1993, celle de Carlito's way de
Brian De Palma et en 1995, celle de Sense and Sensibility fut nommée au Golden Globe, à l'Oscar du cinéma for Best Original Dramatic Score et au BAFTA Nomination for Best Film Score.
En 1995, il compose la bande son du film A Little Princess, dont la chanson "Kindle my heart" est interprétée par sa propre fille, Abigail. Ce film fut un grand succès, ainsi que le morceau final, « The Goodbye », chanté par l'actrice principale du film, Liesel Matthews. Cette bande originale a reçu le LAFCA Award de la meilleure musique de film.
En 1996, il recompose pour Kenneth Branagh la partition du film-opéra Hamlet.
En 2004, il écrit la musique du quatrième film de la série Harry Potter. Il succède ainsi à John Williams, qui avait composé la musique des trois premiers opus.
En 2006, il compose la musique d'Eragon.