연병호는 1894년 11월 22일, 충청북도 증평군 도안면에서 태어나 괴산군 청안면에 있었던 중명학원을 수료하고 중국으로 건너가 연길시 창동학원, 그리고 북경시 중국대학교 등에서 공부하였다. 중국에서 공부를 하게 된 동기는 일찍이 영국에서 유학을 하고 1910년대 초 중국 연길시 용정촌에서 세관원으로 근무하던 형 병환의 영향을 받은 것으로 보인다. 일제에 의하여 주권을 강탈당하자 연병호는 25세가 되던 해인 1919년 중국으로 망명하여 만주, 난징, 상하이 등지로 전전하며 독립운동을 하다가 국내에서 임시정부를 후원하기로 하고 동지 송세호와 함께 입국하였다. 1919년 5월 이병철, 조용주 등과 비밀 항일운동 단체인 ‘대한 독립 청년 외교단’을 조직, 독립운동자금 모집과 임시정부에 정보제공 등을 목표로 활동하였다.

대한 독립 청년 외교단은 연병호·송세호·이병철 등이 조직한 항일 독립 운동단체로 민족의 독립 정신을 고취하고 상해 임시정부를 후원하는 한편, 국제 외교를 통해 일본의 침략행위를 규탄, 독립을 쟁취할 목적으로 애국청년들에 의해 조직되었다. 회원은 40여 명으로, 서울에 본부를 두고 안재홍을 총무로 임명, 임시정부에 건의서와 자금을 보냈으며, 1919년 8월에는 국치일을 맞아 「국치기념경고문」, 「외교시보」를 인쇄·반포하여 국민계몽에 힘썼다. 그 후 임시정부의 지시에 따라 「독립 운동 참가단체 조사표」, 「피해 의사(義土) 조사표」, 「가옥파괴 조사표」 등을 작성했으며, 기구를 확대하여 배달청년단으로 확대·개편하려다가 그해 11월에 일본 경찰에 의해 발각되어 많은 회원들이 검거됨으로써 해체되었다

연병호는 청년외교단 사업의 일환으로 여성들의 비밀 결사 조직인 대한 애국 부인회와 긴밀한 협조를 취하며 군자금 모금 활동을 전개하다 일경에 체포되어 1920년 6월 29일 대구지방법원에서 징역 3년형을 선고받고 복역하였으며, 출옥 후 다시 상하이로 탈출하여 1921년 4월 한인의 단결을 목적으로 조소앙과 함께 ‘세계한인동맹회’를 설립하여 독립 운동을 계속하였다. 1922년 7월에는 국민 대표 회의 개최 등으로 독립운동 단체들의 분규가 심해지자 안창호·김현구·조소앙 등과 시사책진회를 조직하여 수습책을 강구하기도 하였다. 그러나 여기서도 서로의 의견이 나뉘게 되자 조소앙·김용철·조완구·이기용 등과 함께 시사책진회를 탈퇴하였다.

연병호는 1925년 3월에 대한민국 임시정부 의정원에서 대통령 이승만의 탄핵안이 가결되고, 박은식이 제2대 대통령으로 당선되자, 북경에서 이천민·박숭병과 같이 이의 부당함을 성토하는 교정서를 발표하였다. 1929년 말에는 안창호·이동녕·김구·엄항섭·이시영 등과 함께 중국 국민당과 연계하여 한국 국민당을 발기 조직하였으며, 1934년 2월에는 윤기섭과 함께 재남경 한국 혁명당 대표로서 재만 한국 독립당 대표 홍진·홍면희·김원식 등과 회합하고 양 단체를 통합하여 새로이 신한 독립당을 조직하였다.

1935년 1월 재남경 한국 독립당 중앙집행위원회에서는 대일전선통일동맹의 대표자 회의를 개최하기로 결정하였는데, 집행위원이던 연병호는 정무위원회 주임으로 선출되었고, 의열단 등과 통합하여 1935년 7월 조선민족혁명당으로 발전 조직하였다. 조선민족혁명당은 민족유일당 활동을 목표로 의열단·한국독립당·신한독립당·조선혁명당·대한인독립당이 연합하여 조직하였다. 그러나 조선민족혁명당이 결성된 뒤에도 모체가 되었던 단체들은 표면적으로는 해체성명서를 발표하였으나 실제로 여전히 독자적으로 대외활동을 하였으며, 특히 서로 다른 사상과 혁명노선으로 결성 7개월 만에 조직상의 분열이 발생하였다. 이 분열은 구성원간의 극복하기 어려운 사상적 주장과 독립운동 방략의 차이 및 신당의 양대 세력인 김원봉과 지청천 양파의 대립에서 비롯되었으며, 조선민족혁명당을 의열단 출신의 김원봉 세력이 주도하자 한국독립당과 신한독립당 세력이 1935년 9월을 전후하여 탈당하며 최대의 독립단체로 자처하던 기세는 크게 저하되었다.

연병호는 1934년에 임시의정원 충청도 의원으로 선출되어 1935년 10월까지 활동하였으며, 이 무렵에 독립공론을 발행하여 민족정신 고취에 앞장서기도 하였다. 이와 같이 많은 활동을 하던 중 일제 앞잡이인 상해 거류 조선인 회장 이갑녕을 저격하려다 실패한 사건이 일어나자 이 사건의 관련자로 일본 경찰의 추적을 받다 1937년 1월 7일 체포되어 국내로 압송되었으며, 징역 8년형을 받고 공주감옥에서 옥고를 치르고 1944년 10월에 출옥하였다.

연병호는 광복이 되자 대한민국 임시정부 환국준비위원회 영접부장으로 활동하였고, 1948년 5월 10일 남한만의 단독선거로 제헌의원을 선출하는 총선거가 실시되자 충북 괴산에서 무소속으로 출마하여 당선되었다. 1950년 제2대 국회의원 선거에 대한 국민당 후보로 당선되어 문교분과 위원으로 광복운동사 편찬과 민족진영강화대책위원 등 많은 활동을 하였고, 우리나라 연호를 ‘단기’가 아닌 ‘대한민국’으로 할 것을 주장하였으나 부결되었다.

연병호는 제헌국회 의원 시절 검은 두루마기에 고무신을 즐겨 신었는데 주변에서 정장을 권유했으나 ‘우리나라 사람들이 모두 구두 신고 양복을 입으면 나도 입겠다.’라고 하면서 일축했다고 한다. 연병호는 평소 과묵한 성격으로 평생을 처자식 걱정은 하지 않고 오직 나라 걱정만 하면서 살았는데 1963년 1월 26일 눈보라가 치는 날 논두렁길을 급하게 뛰어 집에 당도하니 부인이 병환으로 몹시 고통스러워하는 모습을 보고는 ‘내가 나라 걱정만 했다’라고 크게 탄식하고 그 자리에서 쓰러져 운명을 했다고 한다. 부인 곽씨는 남편의 갑작스러운 죽음을 지켜보고 시력을 잃었다고 한다.

연병호의 장례는 1963년 2월 3일 괴산군 사회장으로 치러졌는데 도안초등학교에서 영결식을 갖고 도안면 석곡리 선영에 안장되었다. 1976년 10월 26일 서울 동작구 국립 현충원 애국지사 묘역 167호로 이장되었으며, 정부에서는 그의 공을 기리기 위해 1963년 건국훈장 국민장을 추서하였다.