Il étudia à l'Académie royale d'architecture et se forma sous la direction de Jacques-Germain Soufflot et de Gabriel François Dupuis. Il fut élève d'Architecture du Roi, avant de devenir inspecteur général des Bâtiments civils en 1756.
En 1753, il remporta le Grand Prix de Rome grâce à son projet de reconstruction de l'Acropole d'Athènes, qui fut considéré comme révolutionnaire à l'époque. Il resta à Rome pendant cinq ans pour compléter ses études et travailla notamment sur la basilique Santa Maria Maggiore avec Soufflot.
Revenu en France, Ducoq de La Hitte travailla sur divers projets publics, dont l'hôtel des Postes à Paris, achevé en 1768. Il conçut également plusieurs églises et palais à Paris, Rouen, Caen, etc.
Il fut nommé inspecteur général des Bâtiments civils de France en 1763. Il travailla ensuite sur divers projets publics, dont les fortifications de Rochefort (Charente-Maritime) et celles du port d'Avignon. Il rédigea également des plans pour la construction de l'église Saint-Louis-des-Invalides à Paris, mais ce projet ne fut pas réalisé.
Ducoq de La Hitte est connu pour son ouvrage *Traité sur les proportions de l'architecture antique et des arts qui y sont reliés* (1758), où il expose sa théorie architecturale, basée sur la proportion d'or. Il influencera notamment Claude-Nicolas Ledoux et Jean-François Chalgrin.
Il fut élu à l'Académie royale d'architecture en 1762 et fut nommé conseiller de l'Académie en 1780.
Ducoq de La Hitte était également un excellent dessinateur et graveur, et ses dessins sont conservés au Musée du Louvre, à la Bibliothèque nationale de France et aux Archives nationales.