Wolfgang Kimmig wurde am 28. August 1910 in Konstanz geboren. Er entstammte einer großbürgerlichen Familie, sein Vater, Dr. Wolfram Kimmig, war Rechtsanwalt in Konstanz. Wolfgang Kimmig besuchte das Internat Schloss Salem. Bereits als Schüler und junger Student nahm er an Ausgrabungen teil, etwa an der Untersuchung des alamannischen Gräberfeldes von Güttingen und an den Goldberg-Grabungen unter der Leitung von Gerhard Bersu. Nach ersten Semestern in Frankfurt und Berlin wechselte er nach Marburg, wo er bei Gero von Merhart eine prägende Zeit erlebte. In Marburg war er auch Hörer bei dem Klassischen Archäologen Paul Jacobsthal. Kimmig sah sich selbst als ‚Merhart-Schüler‘, wenngleich er mit seinem von Georg Kraft angeregten Dissertationsthema zur Urnenfelderkultur in Baden schließlich nach Freiburg wechselte. Dort reichte er im November 1934 seine Dissertation bei Georg Kraft ein. Seine Arbeit war insofern bahnbrechend, als erstmals das Fundmaterial systematisch zusammengetragen und ausgewertet wurde, und Kimmig – teilweise auch in Anlehnung an vorangehende Arbeiten von Emil Vogt – eine bis heute gültige Unterscheidung in zwei Urnenfeldergruppen vornahm, die er als „Rheinisch-Schweizerische“ und „Untermainisch-Schwäbische Gruppe“ in die Fachliteratur einführte.
Kimmig trat 1934 der SA bei; im Jahre 1937, nach der Aufhebung der Aufnahmesperre, wurde er auch Mitglied der NSDAP, offenbar gemeinsam mit weiteren jungen Kollegen (wie etwa Wolfgang Dehn). Sie alle waren damals am Rheinischen Landesmuseum Trier angestellt, Kimmig seit 1935 (zunächst in Vertretung für Dehn). Zu den Aufgaben des Museums gehörte auch die Archäologische Denkmalpflege, der sich z. B. Kimmig und Dehn widmeten. Während dieser Zeit erhielt Kimmig das Reisestipendium des DAI, das ihn u. a. nach Ägypten führte. In seiner Trierer Zeit erfolgten zahlreiche Ausgrabungen und Publikationen zur Bronze- und Eisenzeit.
Die Kriegszeit war für Kimmig einerseits geprägt von Einsätzen in Polen, Frankreich und Russland, andererseits von seiner Zeit im Offiziersrang beim sogenannten ,Kunstschutz‘ in Ostfrankreich. Im Oktober 1940 wurde er – auf Empfehlung von Merharts – als Kriegsverwaltungsrat nach Paris geschickt. Zu den Aufgaben des Kunstschutzes unter der Leitung von Graf Wolff Metternich gehörten insbesondere die Sicherung von Sammlungen an geschützte Orte, die Bearbeitung von Meldungen über Bodenfunde bei militärischen Erdarbeiten, sowie letztlich auch die Übernahme der archäologischen Denkmalpflege durch die deutschen Besatzer. Kimmig wurde hier auch forschend tätig, etwa zur Ausbreitung der Urnenfelderkultur nach Westen.
Anfang 1942, bevor er nach Russland an die Front abgestellt wurde, konnte er in Freiburg seine kumulative Habilitation – wiederum bei Georg Kraft – vollziehen. Im Februar 1945, unmittelbar vor seiner letzten Abkommandierung an die Front, hielt er in Freiburg seine Antrittsvorlesung.
Nachdem er sich nach Kriegsende zunächst bei Verwandten, die in der Pfalz ein Weingut betrieben, aufgehalten hatte, konnte Kimmig bereits ab dem Frühsommer 1946 wieder in Freiburg arbeiten. Er wurde nicht nur Leiter der Bodendenkmalpflege in Südbaden, sondern auch Dozent an der Universität, wo er somit die Nachfolge des 1944 bei einem Luftangriff ums Leben gekommenen Georg Kraft antrat. Kimmig arbeitete zahlreiche Grabungen und Funde aus der Kriegszeit auf und nahm Kontakte bzw. ältere Verbindungen zu Kollegen in der Schweiz und Frankreich wieder auf, etwa durch gemeinsame Grabungen („Grenzacher Hörnli“), vor allem aber auf Tagungs- und Kongressreisen, etwa zum Zürcher Internationalen Prähistoriker-Kongress 1950. Bereits ab 1950 war er als Externer in die soeben von Kurt Bittel und Adolf Rieth begonnenen Untersuchungen auf der Heuneburg einbezogen. Kimmig vertrat von Freiburg aus bis 1954 die Stelle Bittels in Tübingen nach dessen Rückkehr als Direktor der Außenstelle Istanbul des Deutschen Archäologischen Instituts. 1955 wurde er schließlich auf das Ordinariat für Vor- und Frühgeschichte in Tübingen berufen.
In welchem Maße es auf Kimmigs Einsatz zurückzuführen ist, dass der durch seine nationalsozialistische Vergangenheit belastete Gustav Riek 1953 seine Lehrbefugnis zurückerhielt und schließlich 1956 Außerordentlicher Professor (und später, kurz vor seiner Pensionierung, Ordentlicher Professor) in Tübingen wurde, ist unklar.
Kimmig pflegte – wie bereits gesagt – von Tübingen aus zahlreiche Kontakte zu europäischen Kolleginnen und Kollegen. Er war insbesondere in Frankreich hochangesehen als ein Archäologe, der der französischen Endbronze- und Früheisenzeitforschung wegweisende Perspektiven eröffnet hatte. Umso überraschender erschien es, dass um die Wende vom 20. zum 21. Jahrhundert kritische Stimmen nachgeborener französischer Archäologen Kimmigs Arbeiten während seiner Zeit in Frankreich und danach einseitig im Sinne der nationalsozialistischen Ideologie interpretierten (Laurent Olivier, Jean-Pierre Legendre). Ihnen wurde auch von französischen Kollegen, die nur wenig älter waren, widersprochen (Patrice Brun, Olivier Buchsenschutz).
In Tübingen widmete sich Kimmig über fast drei Jahrzehnte als Projektleiter der Erforschung der Heuneburg (mit Ausgrabungen bis zum Ende der 70er Jahre). Die Ausgrabungsleitung vor Ort übertrug Kimmig dem rund zehn Jahre jüngere Egon Gersbach, der am Institut für Vor- und Frühgeschichte als Akademischer Rat angestellt war. Kimmig leitete die wissenschaftliche Veröffentlichung der Ergebnisse, verfasste aber auch an ein größeres Publikum gerichtete Darstellungen, etwa in der Reihe „Führer zu archäologischen Denkmälern“. Sein Aufsatz von 1969 in der Festschrift für Paul Grimm mit dem Titel „Zum Problem späthallstättischer Adelssitze“ war für die weitere Forschung grundlegend und zugleich Anlass für Kritik; er wird bis heute zitiert und diskutiert.
Kimmig war ein außerordentlich produktiver Autor. Zu seinen zahlreichen Publikationen zählen Arbeiten zur ‚Wasserburg Buchau‘, zum frühlatènezeitlichen ,Fürstengrab‘ Kleinaspergle, aber auch solche zu vielfältigen anderen Aspekten wie etwa dem Beginn der Eisenverwendung bei Schwertern oder Fragen religiösen Lebens. Hinzu kommen diverse Vorlagen von Funden bzw. Fundgruppen, etwa zu rheinischen Situlen, eisenzeitlichen Goldblechschalen oder Grabstelen. Ein Teil dieser Arbeiten entstand erst nach seiner Emeritierung im Jahre 1975. Im Mittelpunkt seiner Forschung während seiner aktiven Zeit standen seine Arbeiten zur Urnenfelder- und Vörrömischen Eisenzeit. Es darf nicht unerwähnt bleibt, dass Kimmig als ein mitreißender Redner und brillanter Autor seine Zuhörer und seine Leser gleichermaßen in den Bann schlug.
Kimmig gehörte zahlreichen akademischen Institutionen an, z. B. der Heidelberger Akademie der Wissenschaften als Korrespondierendes Mitglied und der Römisch-Germanischen Kommission des Deutschen Archäologischen Instituts als Ordentliches Mitglied. Außerdem war er knapp 20 Jahre lang Vorsitzender und später Ehrenvorsitzender der ,Gesellschaft für Vor- und Frühgeschichte in Württemberg und Hohenzollern‘, die die Landesarchäologie auch einem populären Publikum nahebringt.
Die von Kimmig betreuten Doktoranden waren in erster Linie in der baden-württembergischen Bodendenkmalpflege tätig (etwa Siegwalt Schiek, Dieter Planck, Jörg Biel oder Hartmann Reim). Einige andere wurden Professoren, so Franz Fischer, der von 1975 bis 1990 als sein Amtsnachfolger in Tübingen wirkte, Heinz Werner Dämmer in Köln oder Amei Lang in München.
Wolfgang Kimmig starb am 24. Mai 2001 im Alter von knapp 91 Jahren in Ludwigsburg.