本爱知县名古屋市中川区，父母则是经营家具制造业。在第二次世界大战结束后，因为位于中川区的老家受到破坏，于是他在名古屋市的昭和区及西区度过少年时代，家中则以砂糖批发维生。他后来进入名古屋大学理学院就读，并在1962年毕业。益川敏英从大学部毕业后，进入坂田昌一领导的实验室进行博士研究，并顺利在1967年获得博士学位。益川敏英也曾在京都大学基础物理学研究所及东京大学原子核研究所担任教职。
研究.他与名古屋大学的学弟小林诚于1973年提出小林-益川矩阵，用来解释弱相互作用中的电荷宇称对