Né à Uddingston, en Ecosse, le 6 avril 1953, Patrick Doyle sort diplômé de la Royal Scottish Academy of Music en 1974, après avoir suivi les classes de piano et de chant.
Compositeur pour le théâtre, la radio, la télévision et le cinéma, il prend la direction musicale de la Compagnie du Théâtre de la Renaissance fondée en 1987 par Kenneth Branagh. Les deux hommes ne se quitteront plus et formeront l'une des associations musique et cinéma les plus proches et prolifiques qui soient. Après des partitions pour une série de pièces shakespeariennes (Hamlet, Comme il vous plaira, Beaucoup de bruit pour rien, Le Roi Lear et Le Songe d'une nuit d'été), Patrick Doyle est engagé sur la production du film Henry V sorti en 1989. Heureux sort, le thème principal, « Non Nobis Nomine », est récompensé par un Ivor Novello Award.
L'année suivante, Patrick Doyle travaille à la demande du Prince Charles sur la composition The Thistle and the Rose, pièce chorale créée pour le 90ème anniversaire de la Reine Mère. Il reprend la plume pour Kenneth Branagh en 1991 pour Dead Again avant d'entamer une autre collaboration qui s'avérera longue et fructueuse en compagnie du réalisateur français Régis Wargnier : Indochine (1992), Une femme française (1995), Est-Ouest (1999), Man to Man (2005) et Pars vite et reviens tard (2007). En 1993, Brian de Palma fait appel au compositeur écossais pour L'Impasse (Carlito's Way).
Après Frankenstein (1994), Doyle retrouve Branagh sur le plateau du film Hamlet diffusé en 1996. Parallèlement, le film Raison et sentiments adapté du roman de Jane Austen et mis en scène par Ang Lee en 1995, bénéficie d'une musique adéquate, soulignant les caractères joués par Emma Thompson et Kate Winslet. Patrick Doyle signe là l'une de ses plus grandes réussites avec la musique de Donnie Brasco (1997), film réalisé par Mike Newell avec Al Pacino et Johnny Depp. En 2001, l'Ecossais signe les thèmes du Journal de Bridget Jones de Sharon Maguire et ceux de Gosford Park de Robert Altman.
Patrick Doyle compose aussi pour Ken Chaige (Feu de glace, 2002), Kirk Jones (Nancy McPhee, 2005) et à nouveau pour Mike Newell qui réalise l'épisode Harry Potter et la Coupe de Feu (2005). Vient ensuite Branagh pour le shakespearien As You Like It (2006) et La Dernière Légion (2007) de Doug Lefler, L'ïle de Nim et Igor (2008). En 2011, il travaille pour ses deux réalisateurs fétiches, Kenneth Branagh sur l'adaptation par les studios Disney du personnage Marvel Comics Thor, et Régis Wargnier pour La Ligne Droite. L'année suivante se poursuit dans les studios Pixar de Walt Disney pour la bande originale du film Rebelle à laquelle participent Birdy, Mumford & Sons, Julie Fowlis et Billy Connolly. En 2017, lPatrick Doyle continue d'explorer le domaine de l'animation en composant la bande originale du film comique Le Monde secret des Emojis.
