1926年，于敏生于河北省宁河县芦台镇（今属天津市）一户普通的人家。1944年，18岁的于敏以优异的成绩考上了北京大学工学院。1946年，他转入了理学院物理系，并将自己的专业方向定为理论物理。从此，于敏便与理论物理结下一生的羁绊。1951年于敏以优异的成绩毕业。毕业后，他被钱三强、彭桓武调到新中国的第一个核科学技术研究基地——近代物理研究所任助理研究员、副研究员。当时这里集中了中国所有核领域的顶尖人才。于敏靠自己的摸索掌握了国内没人懂的原子核理论，又出版了《原子核理论讲义》。

1961年，于敏被通知到钱三强办公室，钱三强直言不讳：“经院里研究决定，请你参加氢弹理论的预先研究你看怎么样？”于敏毫不犹豫地接受任务，毅然告别妻子，从研究原子核转向参与氢弹原理研究，从此隐姓埋名28年。

1965年9月，于敏率领九所理论部十三室的几十名科研人员奔赴上海华东计算技术研究所，在100天的时间里，最终实现了氢弹原理的重大突破，这就是核武器研究史上著名的“百日会战”。在100天的时间里，于敏率领大家发现了氢弹自持热核燃烧的关键，找到了突破氢弹的技术路径，形成了从原理、材料到构型完整的氢弹物理设计方案。

于敏和科研人员们靠着独立自主突破了核大国对氢弹理论技术的封锁，更用轰动世界的“于敏方案”为中国研制氢弹打开了一扇大门。终于在1967年6月17日，我国氢弹试验取得成功。从原子弹爆炸到氢弹试验成功，我国仅用了2年零8个月，成为世界上第四个拥有氢弹的国家。于敏被誉为中国的“氢弹之父”，然而他多次谢绝这一称谓，只说“这是集体的功劳”。