施一公1967年5月5日出生在河南省郑州市小郭庄，施一公出生于一个知识分子家庭，其爷爷施平1911年11月1日出生于云南省大姚县，如今已经109岁了。施平曾经在南京金陵大学、浙江大学农学院、南京地政学院学习，是浙江大学的优秀校友。施平曾担任北京农业大学党委书记、副校长、中共中央华东局农业办公室副主任、华东师范大学党委书记兼校务委员会主任、上海市第八届人大常委会常务副主任兼秘书长。
施一公父亲毕业于哈尔滨工业大学，母亲毕业于北京矿业学院。施一公名字的由来带着深深的时代烙印：父母亲给他取名“一公”，希望他“一心为公”。
施一公一直牢记自己名字的含义，出国留学多年的施一公在2008年婉拒了美国霍华德休斯医学中心（HHMI）研究员的邀请，选择全职回到清华大学工作，任清华大学生命科学学院院长，教授、博导。
施一公说：“中国的科技和教育体制、中国大学的科研和教学，都与美国一流大学有相当的差距，中国正在为此而努力。我会发自内心地为清华、为中国科技和教育体制的进一步发展付出更多。”
2011年年初施一公成为了当年中国科学院院士的候选人，当时的施一公是清华大学生命科学学院院长，施一公在科研方面做出了很多成果，在候选的时候呼声很高，很多业内的专业人士都认为施一公将会当选，但是，结果出乎意料之外，施一公落选了。2013年，施一公再次成为了院士候选人，这次，在12月的时候施一公终于当选了中国科学院院士。
施一公回国之后在科研方面取得了非常优异的成绩，2014年4月3日在瑞典皇家科学院年会的颁奖典礼上，中科院院士、清华大学教授施一公获得2014年爱明诺夫奖，并成为首位获得该奖的中国科学家。
2018年1月9日，施一公请求辞去清华大学副校长职务，4月16日，施一公当选西湖大学首任校长。
施一公在创建西湖大学时曾这样说：“西湖大学是为这些重大的科学发现而建的，而这些发现就是不能急功近利，但是要做到这一点，需要政府理解，社会理解，我们很幸运，我认为政府理解了，也在支持，社会理解了，也在尽力。”
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