1945年畢業於西南聯合大學物理係，後在北京大學任教。1948年10月赴美國普渡大學物理係留學，1950年獲物理學博士學位，同年回國。曆任中國科學院近代物理研究所助研、副研究員，1956年入黨，1958年秋任二機部第九研究所理論部主任、1972年任國防科委第九研究院副院長、1979年任第九研究院院長，1982年4月9日國務院任命鄧稼先為核工業部科技委副主任（主任為薑聖階，另一位副主任為王淦昌），1986年6月中央軍委任命鄧稼先為國防科工委科技委副主任等職。第12屆中共中央委員。1986年因長期受輻射傷害，身患直腸癌症逝世。
在原子彈、氫彈研究中，領導開展了爆轟物理、流體力學、狀態方程、中子輸運等基礎理論研究，對原子彈的物理過程進行了大量模擬計算和分析，邁出了中國獨立研究核武器的第一步。領導完成原子彈的理論方案，並參與指導核試驗的爆轟模擬試驗。原子彈試驗成功後，立即組織力量，探索氫彈設計原理，選定技術途徑。1982年獲國家自然科學獎一等獎，1985年獲兩項國家科技進步獎特等獎，1986年獲全國勞動模範稱號，1987年和1989年各獲一項國家科技進步獎特等獎。
鄧稼先研究了原子彈，氫彈的理論方案，並親自參與了核武器的實驗。在1999年被追授“兩彈一星功勳獎章”。由於他對中國核科學事業作出了突出貢獻，被稱為“兩彈元勳”。
一腦袋關於原子核的知識
他從青少年時代就有了科技強國的夙願，將個人的事業與民族的興亡緊密相連。
鄧稼先在校園中深受愛國救亡運動的影響，七七事變後，全家滯留北京，他秘密參加抗日聚會。在父親安排下，16歲的鄧稼先隨大姐去了大後方，在四川江津讀完高中，並於1941年考入西南聯合大學物理係，受業於王竹溪、鄭華熾等著名教授。
抱著學更多的本領以建設新中國之誌，他於1947年通過了赴美研究生考試，於翌年秋進入美國印第安納州的普渡大學研究生院。由於他學習成績突出，不足兩年便讀滿學分，並通過博士論文答辯。此時他隻有26歲，人稱“娃娃博士”。這位取得學位剛9天的“娃娃博士”毅然放棄了在美國優越的生活和工作條件，1950年8月回到了一窮二白的祖國。
在飛沙走石的戈壁試驗場成功爆炸的第一顆原子彈
1958年秋，二機部副部長錢三強找到鄧稼先，說“國家要放一個‘大炮仗’”，征詢他是否願意參加這項必須嚴格保密的工作。鄧稼先義無反顧地同意，回家對妻子隻說自己“要調動工作”，不能再照顧家和孩子，通信也困難。從小受愛國思想熏陶的妻子明白，丈夫肯定是從事對國家有重大意義的工作，表示堅決支持。從此，鄧稼先的名字便在刊物和對外聯絡中消失，他的身影隻出現在嚴格警衛的深院和大漠戈壁。
鄧稼先就任二機部第九研究所理論部主任後，不僅在秘密科研院所裏費盡心血，還經常到飛沙走石的戈壁試驗場。他冒著酷暑嚴寒，在試驗場度過了整整8年的單身漢生活，有15次在現場領導核試驗，從而掌握了大量的第一手材料。1964年10月，中國成功爆炸的第一顆原子彈，就是由他最後簽字確定了設計方案。他還率領研究人員在試驗後迅速進入爆炸現場采樣，以證實效果。他又同於敏等人投入對氫彈的研究。按照“鄧—於方案”，最後終於製成了氫彈，並於原子彈爆炸後的兩年零八個月試驗成功。這同法國用8年、美國用7年、蘇聯用10年的時間相比，創造了世界上最快的速度。
1972年，鄧稼先擔任核武器研究院副院長，1979年又任院長。1984年，他在大漠深處指揮中國第二代新式核武器試驗成功。翌年，他的癌細胞擴散已無法挽救，他在國慶節提出的要求就是去看看天安門。1986年7月16日，國務院授予他全國“五一”勞動獎章。同年7月29日，鄧稼先去世。他臨終前留下的話仍是如何在尖端武器方麵努力，並叮嚀：“不要讓人家把我們落得太遠……”
兩彈元勳
鄧稼先是中國核武器研製與發展的主要組織者、領導者，被稱為“兩彈元勳”。在原子彈、氫彈研究中，鄧稼先領導開展了爆轟物理、流體力學、狀態方程、中子輸運等基礎理論研究，完成了原子彈的理論方案，並參與指導核試驗的爆轟模擬試驗。原子彈試驗成功後，鄧稼先又組織力量，探索氫彈設計原理，選定技術途徑。領導並親自參與了1967年中國第一顆氫彈的研製和實驗工作。
鄧稼先和周光召合寫的《我國第一顆原子彈理論研究總結》，是一部核武器理論設計開創性的基礎巨著，它總結了百位科學家的研究成果，這部著作不僅對以後的理論設計起到指導作用，而且還是培養科研人員入門的教科書。鄧稼先對高溫高壓狀態方程的研究也作出了重要貢獻。為了培養年輕的科研人員，他還寫了電動力學、等離子體物理、球麵聚心爆轟波理論等許多講義，即使在擔任院長重任以後，他還在工作之餘著手編寫“量子場論”和“群論”。
鄧稼先是中國知識分子的優秀代表，為了祖國的強盛，為了國防科研事業的發展，他甘當無名英雄，默默無聞地奮鬥了數十年。他常常在關鍵時刻，不顧個人安危，出現在最危險的崗位上，充分體現了他崇高無私的奉獻精神。他在中國核武器的研製方麵作出了卓越的貢獻，卻鮮為人知，直到他去世後，人們才知道了他的偉大事跡。
他主要從事核物理、理論物理、中子物理、等離子體物理、統計物理和流體力學等方麵的研究並取得突出成就。他自1958年開始組織領導開展爆轟物理、流體力學、狀態方程、中子輸運等基礎理論研究，對原子彈的物理過程進行大量模擬計算和分析，從而邁開了中國獨立研究設計核武器的第一步，領導完成了中國第一顆原子彈的理論方案，並參與指導核試驗前的爆轟模擬試驗。原子彈試驗成功後，立即組織力量探索氫彈設計原理、選定技術途徑，組織領導並親自參與1967年中國第一顆氫彈的研製和試驗工作。
1979年，鄧稼先擔任核武器研究院院長。1984年，他在大漠深處指揮中國第二代新式核武器試驗成功。翌年，他的癌擴散已無法挽救，他在國慶節提出的要求就是去看看天安門；1986年7月16日，時任國務院副總理的李鵬前往醫院授予他全國“五一”勞動獎章。
1986年7月29日，鄧稼先因全身大出血去世；時任國務院總理的趙紫陽專程從外地趕回北京參加鄧稼先的追悼會，他說：“鄧稼先同誌是我國科技工作者的典範，是我國科技工作者的驕傲。”
稼先逝世，我極悲痛！——鄧稼先的嶽父、全國政協副主席、90高齡的許德珩老人也在他送的大幅挽幛上悼念鄧稼先；在地球的另一麵，遠隔萬裏重洋的昔日好友楊振寧教授懷著無限悲痛的心情，也給鄧稼先的夫人許鹿希教授發來了唁電。
個人軼事
“許身國威壯河山”
一次，航投試驗時出現降落傘事故，原子彈墜地被摔裂。鄧稼先深知危險，卻一個人搶上前去把摔破的原子彈碎片拿到手裏仔細檢驗。
身為醫學教授的妻子知道他“抱”了摔裂的原子彈，在鄧稼先回北京時強拉他去檢查。結果發現在他的小便中帶有放射性物質，肝髒破損，骨髓裏也侵入了放射物。隨後，鄧稼先仍堅持回核試驗基地。在步履艱難之時，他堅持要自己去裝雷管，並首次以院長的權威向周圍的人下命令：“你們還年輕，你們不能去！”
1985年，鄧稼先離開羅布泊回到北京，仍想參加會議。醫生強迫他住院並通知他已患有癌症。
他無力地倒在病床上，麵對自己妻子以及國防部長張愛萍的安慰，平靜地說：“我知道這一天會來的，但沒想到它來得這樣快。”
在鄧稼先去世前不久，組織上為他個人配備了一輛專車——他隻是在家人攙扶下，坐進去並轉了一小圈，表示已經享受了國家所給的待遇……中央盡了一切力量，卻無法挽救他的生命。
兩彈元勳
中國能在那樣短的時間和那樣差的基礎上研製成“兩彈一星”（前蘇聯8年、美國6年、法國4年、中國2年8個月）（原子彈、導彈和衛星），西方人總感到不可思議。楊振寧來華探親返程之前，故意問還不暴露工作性質的鄧稼先說：“在美國聽人說，中國的原子彈是一個美國人幫助研製的。這是真的嗎？鄧稼先請示了周恩來後，寫信告訴他：“無論是原子彈，還是氫彈，都是中國人自己研製的。”楊振寧看後激動得流出了淚水。正是由於中國有了這樣一批勇於奉獻的知識分子，才挺起了堅強的民族脊梁。
1948年，鄧稼先懷著科學救國的理想，遠渡重洋去美國留學，在普渡大學當研究員，僅用一年多的時間就獲得了博士學位！有人勸他留在美國，但鄧稼先婉言謝絕了。1950年10月，他懷著一顆報效祖國的赤子之心，放棄了優越的工作條件和生活環境，和二百多為位專家學者一起回到國內。一到北京，他就同他的老師王淦昌教授以及彭桓武教授投入中國近代物理研究所的建設，開設了中國原子核物理理論研究工作的嶄新局麵。1956年，鄧稼先光榮地加入了中國共產黨。當時，中央決定，依靠自己的力量發展原子彈。當鄧稼先得知自己將要參加原子彈的設計工作時，心潮起伏，興奮難眠，這是一項多麼光榮而又神聖的職業！但同時他又感到任務艱巨，擔子十分沉重。
從此，鄧稼先懷著以最快速度把事業搞上去的決心，把全部的心血都傾注到任務中去；首先，他帶著一批剛跨出校門的大學生，日夜挑磚拾瓦搞試驗場地建設，硬是在亂墳裏碾出一條柏油路來，在鬆樹林旁蓋起原子彈教學模型廳；在沒有資料，缺乏試驗條件的情況下，鄧稼先挑起了探索原子彈理論的重任。為了當好原子彈設計先行工作的“龍頭”，他帶領大家刻苦學習理論，靠自己的力量搞尖端科學研究。鄧稼先向大家推薦了一攬子的書籍和資料，他認為這些都是探索原子彈理論設計奧秘的向導。