Enn Tõugu sündis 1935. aastal Tallinnas. Kuus aastat hiljem saadeti ta koos perega Siberisse, kus oli kuni 1946. aastani Uržumi lähedal Kirovi oblastis asumisel. Kuna Siberis suri Tõugu ema ja hukati isa, asus ta 1946. aastal Eestisse naastes elama tädi juurde Haabersti külla.

Põhihariduse sai Tõugu Haabersti 7-klassilisest koolist. Aastal 1953 lõpetas Tallinna 20. Keskkooli ja aastal 1958 Tallinna Polütehnilise Instituudi masinaehituse erialal. Tänu akadeemik Aleksander Voldekile läks Tõugu end täiendama Leningradi Polütehnilisse Instituuti.

Leningradi instituudi lõpetas Tõugu arvutustehnika erialal 1961. aastal. Neli aastat hiljem kaitses Valgevene NSV Teaduste Akadeemia juures kandidaadiväitekirja "Tehnoloogiaelementide arvutamise meetodid elektronarvutiga" ja 1973.aastal Leningradi Elektrotehnika Instituudi juures doktoriväitekirja "Arvutusmudelite rakendamine masinprojekteerimise tarkvaras".

Enn Tõugut loetakse eesti arvutiteaduse alusepanijaks. Aastast 1976 oli Enn Tõugu seotud Küberneetika Instituudiga, tema põhilised uurimisvaldkonnad olid sünteesprogrammeerimine, deklaratiivsed keeled ja tehisintellekt.

Teaduste Akadeemia liikmeks valiti Enn Tõugu 1981. aastal informaatika alal. Aastatel 1985–1991 oli ta akadeemia informaatika ja tehnikateaduste osakonna akadeemiksekretär. Ühe esimese eesti teadlasena arvati Tõugu 2010. aastal ka Academia Europaea liikmeks.

Aastatel 1992–2000 oli Enn Tõugu Rootsi Kuningliku Tehnikaülikooli tarkvaratehnika professor, seejärel Estonian Business School'i professor ning 2008. aastast kollektiivse küberkaitse kompetentsikeskuse teadur-nõunik.

Aastatel 1967 ja 1987 tunnustati Tõugu teadustööd riiklike preemiatega. Peale selle sai ta 1985. aastal Austuse märgi ordeni arvutustehnika arendamise ja
teaduskaadri ettevalmistamise eest.

Lisaks paljudele magistritöödele jõudis ta juhendada enam kui 20 doktoritööd. Tõugu avaldas ka kuus monograafiat ja üle kahesaja teadusartikli. Eesti Vabariigi teaduspreemia elutööpreemia pälvis akadeemik 2017. aastal.

Tõugu oli kõrvuti teadustööga väga aktiivne Eesti ühiskondlikus ja poliitilises elus. Aastatel 1989-1991 oli ta NSV Liidu Rahvasaadikute Kongressi saadik. Koos teiste eestlastest saadikutega oli Tõugu üks Molotov-Ribbentropi Pakti salaprotokollide tühistamise ja hukkamõistmise eestvedajaid. 2001. aastal omistati talle Valgetähe III klassi teenetemärk.

Aastal 1996 kandideeris Enn Tõugu presidendivalimistel. Tollal Stockholmis õppejõuna töötanud Tõugu kandidatuuri pakkusid välja Tallinna Tehnikaülikooli professorid oma kirjas omavalitsusliitude koostöönõukogule. Tõugu kandidatuur seati üles 20. septembril valimiskogus, kus ta sai viie kandidaadi seas neljanda tulemuse. Tõugu sai 47 häält ja edestas näiteks Siiri Oviiri (25 häält).

Viimastel aastatel soovitas Enn Tõugu panna koolides rohkem rõhku arvutiteaduse õpetamisele ja reguleerida paremini küberruumis toimuvat.