他十七歲時以全國高中數學聯賽一等獎的成績被保送入讀清華大學生物科學與技術系，以優異的成績提前一年畢業後赴美留學，獲美國約翰霍普金斯大學分子生物物理學博士學位，曾在美國紀念斯隆-凱特琳癌症中心進行博士後研究。作為聞名世界的結構生物學家和美國普林斯頓大學分子生物學系建系以來最年輕的終身教授，2008年，41歲的他毅然選擇回國，受聘為清華大學終身教授。“愛國是最樸素的感情，有誰不愛自己的母親呢？”他這樣說。他的歸來被認為是中國科技界吸引力增強的標誌之一。

　　歸國後，他帶領科研團隊運用生化和生物物理的手段研究細胞凋亡的分子機制、重要膜蛋白以及細胞內生物大分子機器的結構與功能，取得了重大突破。在分子生物學的“中心法則”方面，他及其團隊解析了超高分辨率的剪接體三維結構，從而將人們對“中心法則”的瞭解大幅向前推進。2013年他先後當選為美國藝術與科學學院外籍院士、美國國家科學院外籍院士、中國科學院院士。2014年獲中國醫藥最高榮譽的“吳階平-保羅•楊森醫學藥學獎”。2015年獲年度中國生命科學領域十大進展。獲鳳凰衛視“2015-2016影響世界華人大獎”。2016年榮獲何梁何利科學技術成就獎。

　　故國難忘，一心為公。他就是在國際結構生物學界取得卓著成就，並為中國科技和教育發展做出巨大貢獻的施一公。