1950年，进入宁波中学就读高三。
1951年 - 1955年，在北京大学医学院药学系生药专业学习。
1955年，毕业于北京医学院之后，被分配到卫生部中医研究院（现中国中医科学院）中药研究所工作。
1956年，在全国掀起防治血吸虫病的高潮时，对有效药物半边莲（Lobelia chinensis Lour.）进行生药学研究。后来，又完成中药银柴胡（Stellaria dichotonia L.var.lanceolata Bge.）的生药学研究。最后，这两项成果被相继收入《中药志》。
1959年 - 1962年，参加卫生部全国第三期西医离职学习中医班，系统地学习中医药知识。
1969年，担任中国中医研究院抗疟药研究任务科技组组长。
1972年，和同事在青蒿中提取到青蒿素。
1973年，合成出双氢青蒿素。
1979年，担任中国中医科学院中药研究所副研究员。
1980年，被聘为中国中医科学院中药研究所硕士生导师。
1985年，担任中国中医科学院中药研究所研究员。
1992年，针对青蒿素成本高、对疟疾难以根治等缺点，发明出双氢青蒿素。
2001年，被聘为中国中医科学院中药研究所博士生导师。
2017年01月，向北京大学教育基金会捐资100万元人民币，设立“北京大学屠呦呦医药人才奖励基金”。
2011年11月15日，荣获“中国中医科学院杰出贡献奖”。
2015年10月05日，荣获2015年“诺贝尔生理学或医学奖”。
2016年02月14日，荣获“感动中国”2015年度人物。
2016年03月，荣获“影响世界华人终身成就奖”。
2016年04月21日，入选《时代周刊》公布的2016年度“全球最具影响力人物”。
2017年01月09日，被国务院授予“研究员国家最高科学技术奖”。
2018年12月18日，被党中央、国务院授予“改革先锋”称号，并获评“中医药科技创新的优秀代表”。
2019年09月17日，荣获“共和国勋章”。
2020年03月，入选《时代周刊》“100位最具影响力女性人物榜”。
