1919年,考入清华学校(今清华大学前身)中等科。学习期间,发表数学论文《三等分角法二则》,受到当时数学教授郑之蕃的赞许。
1927年,在美国加州理工学院学习,获博士学位,并获得最高荣誉奖(Summa cum laude),是加州理工学院毕业的第一名中国博士生。
1929年,回国后,被聘为国立清华大学物理系教授,开始教学生涯。
1936年至1937年,前往美国,在普林斯顿高等学术研究院从事理论物理的研究。其间参加了爱因斯坦(Einstein)亲自领导的广义相对论讨论班,并从事相对论引力论和宇宙论的研究。
1937年,抱着科学家应为反战服务,以科学拯救祖国危亡的志向,毅然转向流体力学方面的研究。
1943年后,在美国加利福尼亚州理工学院从事研究工作,并到美国战时科学研究与发展局、海军军工试验站进行研究工作。
1947年后,先后担任清华大学教授、教务长、校务委员会副主任。
1952年,在北京大学领导创办了中国第一个力学专业,并领导建造了北京大学直径2.25米的三元低速风洞。
1972年,在《光明日报》上发表一篇5000多字的阐述基础理论的教学和研究的必要性与重要性的文章,同时还给周恩来总理写信,提出加强基础理论研究的三点建议。
1978年3月,开始担任中国科学院副院长,6月,正式就任北京大学校长。
1980年,处理复杂的派系关系让他不堪重负,身心俱疲,选择了“激流勇退”;同年,美国普林斯顿高等学术研究院授予他名誉法学博士学位。
1993年11月24日,在北京逝世,终年91岁。
《理论力学》《开发西部》《开华大西南》《周培源科学论文集》《周培源文集》等
周培源在学术上的成就,主要为物理学基础理论的两个重要方面,即爱因斯坦广义相对论中的引力论和流体力学中的湍流理论的研究,奠定了湍流模式理论的基础。
在引力理论方面,他提出了“谐和条件是物理条件”的重要观点,并且提出和指导了中科院高能所李永贵同志等的“地球引力场中光速各向同性检验”实验,在世界上首次获得地球表面水准方向和竖直方向传播速度的相对差值在10-11量级上相同的结果,这一结果有可能使人们对爱因斯坦引力论的认识产生重大影响。
1940年,周培源写出了第一篇论述湍流的论文,该文在国际上第一次提出湍流脉动方程,并用求剪应力和三元速度关联函数满足动力学方程的方法建立了普通湍流理论,从而奠定了湍流模式理论的基础。
1945年,周培源在美国的《应用数学季刊》上,发表了题为《关于速度关联和湍流涨落方程的解》的重要论文,提出了两种求解湍流运动的方法,立即在国际上引起广泛注意,进而在国际上形成了一个“湍流模式理论”流派,对推动流体力学尤其是湍流理论的研究产生了深远的影响。被公推为以雷诺应力方程为出发点的工程湍流模式理论的奠基性工作。
周培源从事高等教育工作60多年,培养了几代力学家和物理学家,有王竹溪、彭桓武、林家翘、张守廉等。周培源在教育和科学研究中,一贯重视基础理论,同时关怀和支持新技术的研究。在组织领导中国的学术界活动、推进国内外交流合作方面作出了重要贡献。
1980年,获得美国加利福尼亚理工学院“具有卓越贡献的校友”奖。
1982年,获得中华人民共和国国家自然科学奖。
1985年,再次获得美国加利福尼亚理工学院“具有卓越贡献的校友”奖。
周培源为人正直无私,刚直不阿,作风正派,从不阿谀奉承,投机取巧(科普中国 评)。
周培源先生一生向往光明进步,追求真理,以国家独立、民族振兴、社会进步、人民幸福为己任,把毕生精力献给了祖国和人民,献给了民主科学事业(王志珍 评)。
他是一个有锋芒的人,有人沉默、有人顺从、有人阿谀时,他能像大河奔突着向前(武际可 评)。
他是一个豁达而公正的人,一位杰出的科学家和教育家,亦有高度的行政才能(陈省身 评)。
由衷钦敬他那一贯的为探求真理献身、不计荣辱、不畏物议,坚持实事求是的科学精神(王淦昌 评)。
中国科学、教育界最受尊敬的领导者之一(周光召 评)。