Enn Tõugu sündis aastal 1935 Tallinnas. Ta küüditati 14. juunil 1941. aastal Uržumi lähedale Kirovi oblastisse. Kuna Siberis suri tema ema ja hukati isa, asus ta 1946. aastal Eestisse naastes elama tädi juurde Haabersti külla.

Aastal 1958 lõpetas ta Tallinna Polütehnilise Instituudi masinaehituse erialal (cum laude), huvi teadusuuringute vastu ajendas edasi õppima arvutiteadust ning ta pääses end täiendama Leningradi Polütehnilisse Instituuti ning lõpetas selle arvutustehnika erialal aastal 1961 (cum laude).

1965. aastal kaitses Enn Tõugu Valgevene NSV Teaduste Akadeemia juures kandidaadiväitekirja "Tehnoloogiaelementide arvutamise meetodid elektronarvutiga" ja 1973 Leningradi Elektrotehnika Instituudi juures doktoriväitekirja "Arvutusmudelite rakendamine masinprojekteerimise tarkvaras".

Ta oli Tallinna Ekskavaatoritehase konstruktor aastatel 1956–59 ning töötas erinevatel ametikohtadel aastatel 1959-76 Elektrotehnika projekteerimis-tehnoloogilise ja Teadusliku Uurimise Instituudis.Tallinna tehnikaülikoolis asus ta õppejõuna tööle aastal 1963 ning oli aastast 2017 TTÜ emeriitprofessor. Ta oli ka Stockholmi Kuningliku Tehnikaülikooli teleinformaatika instituudi professor aastatel 1992–2000. Seejärel Estonian Business School’i professor ning 2008. aastast Kollektiivse Küberkaitse Kompetentsikeskuse teadur-nõunik.

Aastatel 1965 ja 1987 tunnustati Tõugu teadustööd riiklike preemiatega. Aastal 2017 sai ta Eesti riigi teaduspreemia.

Ta oli osaline originaalse miniarvuti STEM valmistamisel aastatel 1962–63 ning juhtis Eesti Teaduste Akadeemiasrahvusvahelise tuntuse pälvinud tarkvarasüsteemide PRIZ ja NUT) loomist. Ta oli Eesti esimese ekskavaatori üks loojaid ja arendajaid aastatel 1956–59.

Enn Tõugut loetakse eesti arvutiteaduse alusepanijaks. Aastast 1976 oli Enn Tõugu seotud Küberneetika Instituudiga, tema põhilisteks uurimisvaldkondadeks olid süsteemprogrammeerimine, deklaratiivsed keeled ja tehisintellekt.

Teaduste akadeemia liikmeks valiti Enn Tõugu 1981. aastal informaatika alal. 1985–1991 oli ta teaduste akadeemia informaatika ja tehnikateaduste osakonna akadeemiksekretär.

Tõugu oli kõrvuti teadustööga väga aktiivne ka 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. Aastal 1996 kandideeris Enn Tõugu valimiskogus Eesti Vabariigi presidendiks.

2001. aastal omistati talle Valgetähe III klassi teenetemärk.

Tema õpilasi võib kohata terves maailmas. Ta on olnud paljude magistri- ja enam kui kahekümne doktoritöö juhendaja. Enn Tõugu on publitseerinud kuus monograafiat ja üle kahesaja teadusartikli.