Guanyà una beca a la Kreuzschule de Dresden, on estudià amb G.A. Homilius. El 1751 estudià dret a Leipzig i esdevingué una figura central en la vida musical de la ciutat, sobretot a partir del 1762. Dirigí els concerts de la Gewandhaus des del 1781, i el 1789 esdevingué cantor a la Thomaskirche.
La seva importància rau, però, en l’aportació que feu com a compositor i impulsor del singspiel alemany —a partir de l’òpera còmica francesa— i creador d’una opereta nacional alemanya que, per a ell, fou un vehicle de reanimació de la cançó en alemany, amb obres que formaren el repertori de molts grups teatrals. La peça Lottchen am Hofe (‘La petita Lotte a la cort’, 1767) combinà amb èxit els estils de les àries seria i buffa, la cançó alemanya i el romanç i l’ariette francesos, que ajudaren a dibuixar-ne millor els personatges i la situació dramàtica. El punt culminant és, però, l’obra Die Liebe auf dem Lande (‘L’amor al camp’, 1768). També és autor de Lisuard und Dariolette (‘Lisuart i Dariolette’, 1766) i Die Jagd (‘La cacera’, 1770), entre d’altres.
La seva producció instrumental, d’estil i tècnica emfindsamkeit típics, fou reduïda, per respecte a la música de J.C. Bach, F. Benda i J.J. Quantz i perquè Hiller s’inclinà per composicions vocals, i avui s’ha perdut en gran part. També escriví l’assaig Abhandlung über die Nachahmung der Natur in der Musik (‘Tractat sobre la imitació de la natura en la música’, 1754)