1918年11月15日生于河北省徐水县大营村的一个书香门第家庭。 

抗战初期，师昌绪又进入流亡中成立的冀绥平津联合中学（后改名为国立第一中学），积极参加学生抗日活动。 

1941年高中毕业，师昌绪认为中国要强盛，就必须有自己的钢铁工业。 

1941年考入国立西北工学院矿冶系。 

1945年毕业后，做为全班第一名，他被推荐到资源委员会四川綦江电化冶炼厂从事炼铜工作。 

1947年，调到鞍山钢铁公司。

1948年，利用1946年考取的出国资格，赴美留学。

1949年，在密苏里大学矿冶学院获硕士学位。

1949年，新中国的成立，使他倍受鼓舞，那时他曾准备应北洋大学的聘请回国任教。

1950年进入圣母（NotreDame）大学任研究助教，同时攻读博士学位。中华人民共和国建立后，北洋大学聘他回国任教。因正值抗美援朝战争时期，美国政府禁止中国留学生回国，师昌绪只好进入麻省理工学院，在著名金属学家M.科恩（MorrisCohen）教授指导下从事研究工作。

1952年，由于抗美援朝，美国

不许留美中国学生回国，他不得不受聘于麻省理工学院冶金系从事合金钢及其相关的研究。与此同时，他还和一批留美的爱国科学家同美国当局不屈不挠地斗争了三年。最后他们联名给周恩来总理写信，表达他们迫切要求回国的强烈愿望，这封信由他送往印度驻美大使馆转交国内。

1954年，日内瓦会议期间，中国政府据此向美国提出无理扣留中国留学生的抗议，迫使美国同意他们回国，接着是中美大使级会谈，为中国留美学生自由回国打开了大门。50年代，他曾先后被选为沈阳市政协委员、辽宁省政协常委。 

1955年6月，师昌绪回国，被分配到中国科学院金属研究所。当时正值第一个五年计划的建设高潮，金属所在李薰所长领导下，以大部分力量投入直接为国民经济服务工作，师昌绪被指定为金属所在鞍钢工作组的负责人。他的专长本是物理冶金学，而新的任务却涉及到炼铁、炼钢、轧钢等工艺问题，他毫不犹豫地挑起这副担子，领导全组完成了多项重要课题，显示出他知识渊博与处理大生产问题的能力。 

1956年加入九三学社，曾任九三学社第七届中央委员。

1957年，金属所的研究工作重点转向军工尖端材料的研究。他被任命为高温合金研究组的负责人，兼任合金钢研究室主任。从此，他开始从事高温合金及合金

钢的研究与开发工作。

1963年开始，曾当选为第三、五、六届全国人大代表。

1980年当选为中国科学院院士。

1982年创办并兼任中科院金属腐蚀与防护研究所所长。

1984年调任中科院技术科学部主任。

1986年任国家自然科学基金委员会副主任，嗣后被聘为该会特邀顾问。

1994年当选为首批中国工程院院士，担任中国工程院副院长。 

1995年当选为第三世界科学院院士。同年当选为第三世界科学院院长。

2010年荣获国家最高科学技术奖。 

2014年11月10日上午7时7分，中国国家最高科学技术奖

获得者、“两院”院士师昌绪因病在京逝世，享年96岁。 正在繁忙国务活动中的李克强总理闻讯委托工作人员打电话表示沉痛哀悼，并向师昌绪家人及亲属表示慰问。11月11日上午9点起在北区学术报告厅设立吊唁厅，供社会各界人士前来吊唁。 11月16日上午9点，师昌绪院士遗体告别仪式在北京八宝山殡仪馆东礼堂举行。