1946年 - 1951年，在清华大学先修班、物理系物理专业学习。
1951年，从清华大学毕业后转入北京大学研究院学习。
1952年，加入中国共产党。
1954年，从北京大学理论物理研究生毕业后留校任教，担任北京大学物理系讲师。
1957年 - 1960年，担任苏联杜布纳联合核子研究所中级研究员。
1961年 - 1964年，担任核工业部核武器研究院理论部副主任，核武器理论研究所副所长、所长，核工业部九局总工程师，第二机械工业部九院研究所所长。
1979年，担任中国科学院理论物理研究所研究员。
1980年，当选为中国科学院学部委员（院士）。
1982年，担任中国科学院理论物理研究所副所长、所长。
1984年，担任中国科学院副院长。
1985年07月，当选为第三世界科学院院士。
1987年04月，当选为美国国家科学院外籍院士。
1987年，担任中国科学院院长、党组书记。
1990年10月，当选为欧洲科学院外籍院士。
1992年04月，当选为中国科学院学部主席团执行主席。
1993年08月，当选为国际纯粹与应用物理联合会副主席。
1994年11月，当选为俄罗斯科学院外籍院士。
1996年05月，当选为第五届中国科学技术协会主席。
1996年06月，在第八次院士大会上当选为中国科学院学部主席团执行主席。
1998年03月 - 2003年03月，担任第九届全国人大常委会副委员长。
2001年06月，当选为第六届中国科学技术协会主席。
2006年05月，担任中国科学技术协会名誉主席职务。
1958年，在国际上首先提出粒子的螺旋态振幅，并建立相应的数学方法。
1980年，当选为中国科学院学部委员（院士）。
1985年07月，当选为第三世界科学院院士。
1987年04月，当选为美国国家科学院外籍院士。
1994年11月，当选为俄罗斯科学院外籍院士。
1996年，国际小行星命名中心将编号为3462的小行星命名为“周光召星”。
1999年，荣获“两弹一星功勋奖章”。
2022年，荣获“中国物理学会终身贡献奖”。
1964年，荣获“国家自然科学奖一等奖”。
1982年，项目《两弹理论设计定型及核武器研究试验》荣获“国家自然科学奖一等奖”。
1985年，荣获“国家科技进步奖特等奖”。
1987年，项目《量子场论大范围性质的研究》荣获“中国科学院重大科技成果奖一等奖”。
1989年，荣获“国家自然科学奖二等奖”。
2000年，项目《统一描述平衡与非平衡体系的格林函数理论研究》荣获“国家自然科学奖二等奖”。
