Von 1947 bis 1951 studierte Graf Hoyos Psychologie in Berlin und Hamburg. Nach seiner Promotion zum Dr. phil. 1954 arbeitete er am Medizinisch-Psychologischen Institut des TÜV Hannover, am Max-Planck-Institut für Arbeitsphysiologie in Dortmund und am Institut für Ergonomie der Technischen Hochschule, heute Technische Universität, in München. 1967 habilitierte er sich für das Fach Psychologie. Im Jahr 1968 erhielt er eine Professur für Psychologie an der Universität Regensburg, 1972 den Lehrstuhl an der Technischen Universität München, den er bis zu seiner Emeritierung 1989 innehatte.
Die Interessen von Graf Hoyos gelten psychologischen Aspekten der Unfallforschung und der Unfallverhütung im Arbeitsleben und im Straßenverkehr sowie allgemein der Interaktion von Mensch und Maschine.