奥本海默1904年出生于纽约一个富有的德裔犹太人家庭。1921年，奥本海默以10门全优的成绩毕业于纽约道德文化学校，因病延至次年入哈佛大学化学系学习，临近课程结束时，他选修了著名实验物理学家布里奇曼讲授的的一门高等热力学，使他第一次对物理学产生了兴趣。这门科学触动了他心中的“原子情结”，因而他全身心地投入了布里奇曼领导的科研项目，并决定毕业后申请去英国剑桥大学卡文迪许实验室继续深造。
“原子弹之父”——罗伯特·奥本海默1925年，奥本海默提前以优异的成绩毕业于哈佛大学，并由布里奇曼推荐来到剑桥三一学院。其后，他又转战当时欧洲理论物理学研究中心之一的德国格廷根大学，师从玻恩从事研究，他与玻恩合作，发表了“分子的量子理论”一文，奠定下研究分子光谱的基础，树立起分子研究的经典，并由玻恩指导于1927年获得博士学位。
1927年夏，奥本海默学成归国，先去哈佛大学，然后到伯克利加州大学和帕萨迪纳加州理工学院任教。其间1928~1929年他曾又赴欧洲，先后在莱顿大学和苏黎士大学与艾伦菲斯特和W。泡利一起切磋研究，其后的工作也深受泡利影响，始终瞩目于物理学发展的最前沿。他曾早在1930年就预言正电子的存在，在1931年指出有整数和半整数不同自旋的粒子有不同的理论结构，并结合当时有关宇宙射线和原子核物理的大量观察实验结果，对种种基本粒子的性质进行了描述、计算和说明，未及而立之年，他已确立起自身在美国物理学界的领先地位。
与此同时，奥本海默也逐步展示出他作为一个优秀教师的潜能和素质。他的周围总是聚集着一群才华横溢、思想敏锐的优秀青年，伯克利逐步成为美国的理论物理中心，他培养出的年轻物理学家后来也大多成为物理学界的顶尖高手，并由此形成美国物理学界著名的理论物理学派。
1942年，是奥本海默人生的一大转折，他被任命为战时洛斯阿拉莫斯实验室主任，负责制造原子弹的“曼哈顿计划”的技术领导。奥本海默战后很快就回到加州大学和理工学院，1947年又任普林斯顿高等研究院院长，并于次年任美国物理学会主席。
1945年至1953年，奥本海默成为美国政府和国会制定原子能政策的主要顾问之一，包括担任过两届美国政府原子能委员会的总顾问委员会主席。他怀着对于原子弹危害的深刻认识和内疚，怀着对于美苏之间将展开核军备竞赛的预见和担忧，怀着坚持人类基本价值的良知和对未来负责的社会责任感，满腔热情地致力于通过联合国来实行原子能的国际控制和和平利用，主张与包括前苏联在内的各大国交流核科学情报以达成相关协议，并反对美国率先制造氢弹。然而，奥本海默的政治理念和从政经验显然是过于单纯幼稚了，在艾森豪威尔上台后，麦卡锡主义甚嚣尘上之时，成为政治迫害的对象。
1953年12月，艾森豪威尔决定对奥本海默进行安全审查并吊销其安全特许权。1954年4月12日至5月6日长达四周的安全听证会上，以他早年的左倾活动和延误政府发展氢弹的战略决策为罪状起诉，甚至怀疑他为苏联的代理人，这就是轰动一时的“奥本海默案件”。原子能委员会的保安委员会和原子能委员会以2∶1和4∶1的多数，决定剥夺奥本海默的安全特许权，从而结束了他的从政生涯和借助于原子能来寻求国际合作与和平的政治理想。
退身政坛以后，奥本海默全身心地投入普林斯顿高等研究院的教学和管理，把他的教学风格和管理才能在这儿发扬光大，并组织了一系列重要的国际学术活动，促进了其间量子场论的发展。
“原子弹之父”奥本海默是50年代麦卡锡主义的受害者，是冷战年代美国恐共病和陷害狂潮下的牺牲品。奥本海默没有得过诺贝尔奖，但他的成就绝不亚于任何一位诺贝尔奖得主。