他十七岁时以全国高中数学联赛一等奖的成绩被保送入读清华大学生物科学与技术系，以优异的成绩提前一年毕业后赴美留学，获美国约翰霍普金斯大学分子生物物理学博士学位，曾在美国纪念斯隆-凯特琳癌症中心进行博士后研究。作为闻名世界的结构生物学家和美国普林斯顿大学分子生物学系建系以来最年轻的终身教授，2008年，41岁的他毅然选择回国，受聘为清华大学终身教授。“爱国是最朴素的感情，有谁不爱自己的母亲呢？”他这样说。他的归来被认为是中国科技界吸引力增强的标志之一。

　　归国后，他带领科研团队运用生化和生物物理的手段研究细胞雕亡的分子机制、重要膜蛋白以及细胞内生物大分子机器的结构与功能，取得了重大突破。在分子生物学的“中心法则”方面，他及其团队解析了超高分辨率的剪接体三维结构，从而将人们对“中心法则”的了解大幅向前推进。2013年他先后当选为美国艺术与科学学院外籍院士、美国国家科学院外籍院士、中国科学院院士。2014年获中国医药最高荣誉的“吴阶平-保罗•杨森医学药学奖”。2015年获年度中国生命科学领域十大进展。获凤凰卫视“2015-2016影响世界华人大奖”。2016年荣获何梁何利科学技术成就奖。

　　故国难忘，一心为公。他就是在国际结构生物学界取得卓著成就，并为中国科技和教育发展做出巨大贡献的施一公。