孤整之子。怀恩幼年，被姑妈即隋文帝独孤皇后养于宫中。曾任鄠县县令，以疾免。李渊平京师长安，拜长安县令，颇严明，如职而办。唐高祖受禅，擢升独孤怀恩为工部尚书。唐高祖给他开玩笑：“表弟的几个姑姑的儿子都当皇帝了，该轮到你了吧。”独孤怀恩接替韦义节击蒲州尧君素，数战无功，士气丧沮，诏书切责，独孤怀恩怨望。当时，刘武周使宋金刚攻略浍州，唐高祖发关中军给秦王李世民，屯柏壁。于是独孤怀恩与麾下元君宝、刘让、解令荣静与王行本、刘武周连和，割河东、取永丰仓，绝秦王粮道，长驱三辅。尧君素死后，而王行本得其兵，吕崇茂杀县令