San Hilario nació cerca del año 401. Se desconoce el lugar preciso de su nacimiento. Todo lo que se puede decir es que perteneció a una notable familia de la parte norte de Galia, de la cual probablemente descendió también San Honorato, su predecesor de la sede de Arles. Culto y rico, Hilario tenía todo planeado para asegurar su éxito en el mundo, pero abandonó honores y riquezas ante las urgentes demandas de Honorato; lo acompañó a la ermita de Lérins, que este último había fundado, y se dedicó a practicar la austeridad y el estudio de la Sagrada Escritura bajo la dirección del santo.
Mientras tanto Honorato se había convertido en arzobispo de Arles, y en su lecho de muerte Hilario estuvo a su lado y lo atendió hasta sus últimos momentos. Estaba Hilario por partir de regreso a Lerins cuando fue retenido por la fuerza y proclamado arzobispo en lugar de Honorato. Obligado a ceder a esta coacción, emprendió resueltamente los deberes de su pesado cargo, y asistió a varios concilios realizados en Riez, Orange, Vaison y Arles.
Ulteriormente empezó entre él y el Papa León la famosa riña que constituye una de las etapas más curiosas de la historia de la Iglesia Galicana. En una reunión de obispos que presidió en el año 444 y en la que estuvieron presentes San Euquerio de Lyons y San Germán de Auxerre, destituyó por incapacidad, prevenido por los cánones, a un tal Queldonio. Este último se apresuró a ir a Roma, logró apelar su causa ante el Papa, y como resultado fue reinstalado en su sede. Hilario entonces recurrió al Papa San León para justificar su acción sobre el asunto, pero no fue bien recibido por el soberano pontífice y fue obligado a regresar precipitadamente a Galia. Después de esto envió a algunos sacerdotes a Roma a explicar su conducta pero sin ningún buen resultado. Además, algunas personas hostiles contra él aprovecharon la coyuntura para llevar varias acusaciones en su contra a la Corte de Roma, tras lo cual el Papa excomulgó a Hilario, transfirió las prerrogativas de su sede a la de Fréjus, y motivó que el Emperador Valentiniano III proclamara el famoso decreto que liberaba a la Iglesia de Viena de toda dependencia de la de Arles. Sin embargo, hay razones para creer que una vez terminada la tormenta, fue restaurada la paz rápidamente entre Hilario y León.
El santo falleció el 5 de mayo de 449.