นายสุรพงษ์ โตวิจักษณ์ชัยกุล เกิดเมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2496 ที่จังหวัดเชียงใหม่ เป็นญาติของ ดร.ทักษิณ ชินวัตร อดีตนายกรัฐมนตรี เนื่องจากสุมาลี โตวิจักษณ์ชัยกุล น้าของสุรพงษ์ แต่งงานกับเสถียร ชินวัตร อาของ ดร.ทักษิณ ชินวัตร นายสุรพงษ์ เคยสมรสกับ อัญชลี โตวิจักษณ์ชัยกุล มีบุตร 2 คน คือ ณัฐพล โตวิจักษณ์ชัยกุล และ ศุภิสรา โตวิจักษณ์ชัยกุล
นายสุรพงษ์สำเร็จปริญญาวิศวกรรมศาสตรบัณฑิต มหาวิทยาลัยขอนแก่น วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต จากมหาวิทยาลัย ยังส์ทาวน์ สเตต และวิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต มหาวิทยาลัยแห่งแอเคริน รัฐโอไฮโอ สหรัฐอเมริกา
เส้นทางการเมืองเริ่มที่พรรคกิจสังคม ลงสมัคร ส.ส. ปี 2529 สอบตก กระทั่ง 2539 จึงได้เป็นผู้แทนเชียงใหม่ครั้งแรก สังกัดพรรคประชาธิปัตย์ ตลอดระยะเวลาที่อยู่กับพรรคประชาธิปัตย์ สุรพงษ์ ได้มีบทบาทสำคัญในการอภิปรายโจมตี ทักษิณ ชินวัตร จากนั้น ปี 2549 เข้าพรรคไทยรักไทย อยู่ยาวมาจนเป็นเพื่อไทย เมื่อปี 2552 นายสุรพงษ์ เป็นหนึ่งในบุคคลที่ร่วมลงนามถวายฎีกาเพื่อขอพระราชทานอภัยโทษแก่ ดร.ทักษิณ ชินวัตร ในปี พ.ศ. 2552
และในช่วงรัฐบาล น.ส.ยิ่งลักษณ์ ชินวัตร อดีตนายกฯ ดำรงตำแหน่ง รมว.การต่างประเทศ และรองนายกรัฐมนตรี จากนั้น เดือนธันวาคมปี 2556 ช่วงการชุมนุมของกลุ่ม กปปส. เขาได้รับแต่งตั้งให้ทำหน้าที่ผู้อำนวยการศูนย์อำนวยการรักษาความสงบเรียบร้อย หรือ ศอ.รส. แทนพลตำรวจเอก ประชา พรหมนอก
ต่อมา 7 พ.ค.2557 นายสุรพงษ์ โตวิจักษณ์ชัยกุล ถูกศาลรัฐธรรมนูญตัดสินให้พ้นจากความเป็นรัฐมนตรี เนื่องจากมีส่วนเกี่ยวข้องในการโยกย้าย นายถวิล เปลี่ยนศรีจากตำแหน่งเลขาธิการสภาความมั่นคงแห่งชาติ ในฐานะหนึ่งในคณะรัฐมนตรี
วันที่ 19 มิ.ย. 2561 ศาลฎีกาแผนกคดีอาญานักการเมืองมีคำพิพากษาเมื่อวันที่ 19 มิถุนายน พ.ศ. 2561 ให้ลงโทษจำคุก 2 ปีโดยไม่รอลงอาญา เขาได้รับการประกันตัวในวันดังกล่าวด้วยวงเงิน 5 ล้านบาท โดยศาลมีคำสั่งห้ามออกนอกประเทศ ก่อนรับการรักษาตัวเรื่อยมาด้วยโรคมะเร็งตับ
