1913年10月16日出生于浙江绍兴，籍贯浙江湖州。1932年毕业于北京大学预科。1936年清华大学毕业。1940年获法国国家科学博士学位。1948年回国，历任清华大学物理系教授，第二机械工业部副部长，中国科学院原子能研究所研究员、所长，中国科学院副秘书长、副院长、特邀顾问、数学物理学部主任，中国物理学会理事长，中国核学会名誉理事长，全国自然科学名词审定委员会主任等职。1955年被选聘为中国科学院学部委员(院士)。于1992年6月28日在北京逝世。享年79岁。

中国原子能科学事业的创始人，中国“两弹一星”元勋，早年从事原子核物理研究，在“核裂变”方面成绩突出，并且是许多交叉学科和横断性学科的倡导者。在核物理研究中获多项重要成果，特别是发现重原子核三分裂、四分裂现象并对三分裂机制作了科学的解释。为中国原子能科学事业的创立、发展和“两弹”研制作出了突出贡献。在组织推动中国科学院和国家的科学研究及国际合作等方面作出了重要贡献。参与筹建科学院、主持计划局，担任访苏代表团团长，是中科院早期发展的核心骨干之一，在新中国科学体制的起源中发挥了重要的作用。

1946年底，荣获法国科学院亨利·德巴微物理学奖。1985年获法国总统授予的法兰西军官级荣誉军团勋章。1999年被国家追授“两弹一星”功勋奖章。