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”。