Kuipers is geboren in Amsterdam op 5 oktober 1958. Hij studeerde geneeskunde aan de Universiteit van Amsterdam en promoveerde in 1993. Na zijn studie werkte hij als arts in verschillende ziekenhuizen.
In 1998 werd Kuipers geselecteerd door de Europese Ruimtevaartorganisatie (ESA) als astronaut. Hij volgde een intensieve opleiding van drie jaar, waarin hij onder meer werd getraind in het besturen van ruimtevaartuigen en het uitvoeren van experimenten in de ruimte.
Kuipers' eerste missie naar het ISS begon op 11 april 2004. Hij verbleef 196 dagen aan boord van het station en voerde daar verschillende experimenten uit. Hij keerde terug naar de aarde op 30 oktober 2004.
Kuipers' tweede missie naar het ISS begon op 25 mei 2012. Hij verbleef 192 dagen aan boord van het station en voerde daar opnieuw verschillende experimenten uit. Hij keerde terug naar de aarde op 17 november 2012.
Kuipers is een van de meest bekende Nederlanders in de wereld. Hij is een inspiratie voor veel mensen en is een groot pleitbezorger voor ruimtevaart.