1902年8月28日，周培源出生在江蘇宜興芳橋鄉(xiāng)后村的一個(gè)農(nóng)家宅院里。父親周文伯是一位為人正派的開(kāi)明紳士，被稱(chēng)為后村的“大先生”， 鄰里間發(fā)生了矛盾糾紛，周文伯總是公平處理，從不偏袒一方。這種正直、公平和樂(lè)于助人的品行在周培源的心中留下了深刻的印象。

周培源的小學(xué)生涯是在曲折中度過(guò)，幾經(jīng)輾轉(zhuǎn)，歷經(jīng)近10年完成學(xué)業(yè)。他三歲半開(kāi)始在村里一家私塾讀書(shū)學(xué)習(xí)，1910年遵從父命，轉(zhuǎn)入一所洋學(xué)堂接受新式教育。由于辛亥革命爆發(fā)，周培源跟隨父母舉家遷往南京，先后3次轉(zhuǎn)學(xué)，1913年隨父親轉(zhuǎn)至上海，在萬(wàn)竹小學(xué)（現(xiàn)上海實(shí)驗(yàn)小學(xué)）繼續(xù)求學(xué)。1915年末，周培源終于完成小學(xué)學(xué)業(yè)。

由于父親不熟悉教育界的情況，在中學(xué)擇校時(shí)遭遇挫折，直到1918年春，經(jīng)族叔周伯英指點(diǎn)，周培源考取了上海圣約翰大學(xué)附屬中學(xué)。1919年，震驚中外的“五四運(yùn)動(dòng)”爆發(fā)，作為一名忠誠(chéng)的愛(ài)國(guó)者，他積極地參加了這場(chǎng)偉大的愛(ài)國(guó)運(yùn)動(dòng)。結(jié)果觸怒校方，與幾十名學(xué)生一起被開(kāi)除出校。對(duì)此他沒(méi)有絲毫遺憾，堅(jiān)信自己沒(méi)有做錯(cuò)，盡管求學(xué)路又受阻，卻更加深了他對(duì)祖國(guó)的愛(ài)。

離開(kāi)圣約翰附中，周培源回到宜興，獨(dú)自到潮音寺念書(shū)。在此期間，他從報(bào)紙上看到清華學(xué)校在江蘇省招收5名插班生的消息，便報(bào)名參加考試并被錄取。

1919年秋，周培源離家北上，進(jìn)入清華學(xué)校中等科三年級(jí)學(xué)習(xí)。從走進(jìn)清華的那天起，周培源就認(rèn)為自己是幸運(yùn)的，但并沒(méi)有就此陶醉。他懷著強(qiáng)烈的求知欲望，暗下決心努力學(xué)習(xí)，把耽誤的時(shí)間找回來(lái)。他充分利用這次難得的機(jī)遇，正式邁入科學(xué)的殿堂。

1922年，周培源開(kāi)始涉足科學(xué)研究領(lǐng)域，并初露鋒芒。他把解析幾何引入三等分角問(wèn)題進(jìn)行研究，提出了兩種方法，并在《清華學(xué)報(bào)》刊發(fā)論文《三等分角法二則》。

1924年秋，周培源以?xún)?yōu)異的成績(jī)從清華學(xué)校畢業(yè)后赴美求學(xué)。愛(ài)因斯坦的相對(duì)論理論通過(guò)日食得以證實(shí)，對(duì)他的觸動(dòng)很大，他開(kāi)始對(duì)理論物理研究產(chǎn)生了濃厚的興趣。帶著這樣的信念，他選擇進(jìn)入芝加哥大學(xué)物理系深造。

留學(xué)期間，周培源更加勤奮，幾乎放棄了周末和假期。他努力與時(shí)間賽跑，每當(dāng)人們漫步在公園中那鳥(niǎo)語(yǔ)花香的林蔭路上時(shí)，他總是不愿放下手中的書(shū)，只身一人徜徉在教室或圖書(shū)館里孜孜不倦地學(xué)習(xí)，僅用了三年半時(shí)間就獲得了芝加哥大學(xué)學(xué)士、碩士學(xué)位和加州理工學(xué)院博士學(xué)位。

1928年3月，取得博士學(xué)位后，周培源便開(kāi)啟了訪學(xué)之旅。他在哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)和康奈爾大學(xué)等校進(jìn)行短暫的訪問(wèn)學(xué)習(xí)。由于當(dāng)時(shí)世界基礎(chǔ)理論研究的中心在歐洲，周培源決定去歐洲進(jìn)一步深造。同年秋，周培源來(lái)到萊比錫大學(xué)師從量子力學(xué)創(chuàng)始人之一的海森堡學(xué)習(xí)量子力學(xué)。1929年上半年，周培源不愿與海森堡一起去美國(guó)任職，便離開(kāi)德國(guó)到瑞士蘇黎世高等工業(yè)學(xué)校，跟隨泡利繼續(xù)從事量子力學(xué)的研究。9月，應(yīng)國(guó)立清華大學(xué)校長(zhǎng)羅家倫之邀，從歐洲回國(guó)，成為當(dāng)時(shí)清華大學(xué)物理系最年輕的教授，時(shí)年27歲。

1929年，求學(xué)美、歐整整5個(gè)年頭的周培源，踏上了歸國(guó)的旅程。5年前，他懷著忐忑不安的心情踏上了異國(guó)求學(xué)之路。5年來(lái)，他沒(méi)有忘記自己的理想，從未懈怠，最大限度地追求和獲得知識(shí)。5年后，他飽學(xué)歸來(lái)，從往日清華學(xué)校的插班生，一躍成為清華講臺(tái)上的教授，以高度的責(zé)任感和滿腔的熱情投身到教書(shū)育人事業(yè)之中，將自己的命運(yùn)與祖國(guó)緊密聯(lián)系在一起。

周培源主講力學(xué)，還教授高年級(jí)的相對(duì)論、電動(dòng)力學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)等理論物理課程。他對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)不遺余力，經(jīng)常說(shuō)：“學(xué)生應(yīng)該超過(guò)老師，這樣人類(lèi)才能進(jìn)步。不然，如果學(xué)生總是不及老師，那就會(huì)一代不如一代，最后人類(lèi)就要退步到成為穴居野人了?！碑?dāng)時(shí)還是學(xué)生的王竹溪、彭桓武、楊振寧、陳省身、錢(qián)三強(qiáng)、馬大猷、黃永念等人深受其影響。細(xì)數(shù)“兩彈一星”元?jiǎng)?，更有半?shù)出其門(mén)下。

得益于清華大學(xué)的學(xué)術(shù)休假制度，該制度規(guī)定教授執(zhí)教滿5年就可以享受1年的休假期，可以在國(guó)內(nèi)或出國(guó)進(jìn)修、研究。1936年，周培源利用學(xué)術(shù)休假的機(jī)會(huì)，來(lái)到美國(guó)普林斯頓高等學(xué)術(shù)研究院，參加愛(ài)因斯坦組織的廣義相對(duì)論研討班。能直接同愛(ài)因斯坦進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，并聆聽(tīng)這位科學(xué)巨匠的教誨，周培源受益匪淺。1937年，臨回國(guó)時(shí)，他趕到愛(ài)因斯坦家中與其話別，并在書(shū)房給這位科學(xué)巨匠拍照留念。

1937年，七七事變爆發(fā)，北平、天津相繼淪陷，周培源隨清華大學(xué)遷往長(zhǎng)沙臨時(shí)大學(xué)，后因戰(zhàn)事影響，又遷至昆明，在西南聯(lián)合大學(xué)任教，這是戰(zhàn)時(shí)中國(guó)的最高學(xué)府。當(dāng)時(shí)，教學(xué)、科研、生活條件簡(jiǎn)陋，只有100多間土墻、泥地、草頂?shù)钠椒?，教室有窗?hù)，沒(méi)玻璃。同時(shí)還要“跑警報(bào)”，躲避日本飛機(jī)的頻繁空襲。周培源正是在如此惡劣的條件下，開(kāi)始并致力于他所開(kāi)創(chuàng)的湍流模式理論研究。1940年，他在《中國(guó)物理學(xué)報(bào)》上發(fā)表《關(guān)于Reynolds（雷諾）求似應(yīng)力方法的推廣與湍流的性質(zhì)》一文，提出并對(duì)湍流的脈動(dòng)方程進(jìn)行了研究，獲得了重大理論突破。

1943年，周培源利用第二次學(xué)術(shù)休假，參加美國(guó)組織的戰(zhàn)時(shí)科學(xué)研究工作。在加州理工學(xué)院，繼續(xù)深入研究湍流理論。他在改進(jìn)和完善原有工作的基礎(chǔ)上，1945年，在美國(guó)《應(yīng)用數(shù)學(xué)季刊》發(fā)表《關(guān)于速度關(guān)聯(lián)和湍流脈動(dòng)方程的解》，引起國(guó)際上的廣泛關(guān)注，湍流模式理論由此而生，周培源被公推為世界湍流模式理論的奠基人。

二戰(zhàn)結(jié)束后，周培源收到美國(guó)海軍部邀請(qǐng)，希望他能加入海軍軍工實(shí)驗(yàn)站（外籍人員必須加入美國(guó)籍）。面對(duì)優(yōu)厚的待遇，周培源自始至終不愿改變國(guó)籍?？紤]周培源參加戰(zhàn)時(shí)科學(xué)研究工作時(shí)的出色表現(xiàn)，美國(guó)海軍部特許他以中國(guó)人的身份參加海軍軍工實(shí)驗(yàn)站的工作。

“橘生南國(guó)，受命不遷”，不能把自己的生命之樹(shù)移植在異國(guó)他鄉(xiāng)，應(yīng)該回到祖國(guó)。周培源說(shuō)：“當(dāng)時(shí)赴美，是為了參加反戰(zhàn)的科學(xué)工作，以便報(bào)效祖國(guó)。二次世界大戰(zhàn)結(jié)束了，還有什么必要留在美國(guó)呢？”1947年2月，他毅然帶全家一起回到了常在念中的清華園。

作為一名科學(xué)家，不能獨(dú)立于社會(huì)之外，應(yīng)該把科學(xué)研究和社會(huì)進(jìn)步、國(guó)家興旺緊密聯(lián)系起來(lái)。周培源沒(méi)有把自己囿于狹小的書(shū)齋，他積極承擔(dān)起社會(huì)責(zé)任，在做科學(xué)研究的同時(shí)，熱情地投入到有益于祖國(guó)和人民的社會(huì)活動(dòng)之中。晚年，除了搞科研外，周培源還擔(dān)任全國(guó)政協(xié)副主席、中國(guó)科協(xié)主席、九三學(xué)社中央委員會(huì)主席等職務(wù)。他始終認(rèn)為，地位高、影響大，更應(yīng)該對(duì)國(guó)家和人民負(fù)責(zé)。繁重的社會(huì)、行政工作沒(méi)有讓他丟掉科學(xué)研究工作，經(jīng)過(guò)50年的辛勤研究，他終于建立了自己獨(dú)特的湍流理論體系。

1949年5月9日，周培源出任清華大學(xué)教務(wù)長(zhǎng)、校務(wù)委員會(huì)副主任。1952年，全國(guó)院系調(diào)整以后，相繼任北京大學(xué)教務(wù)長(zhǎng)、副校長(zhǎng)、校長(zhǎng)。1959年，周培源被接收為中共黨員，實(shí)現(xiàn)了他作為一個(gè)共產(chǎn)黨人的崇高心愿。周培源曾數(shù)十次代表中國(guó)科學(xué)技術(shù)屆出席國(guó)際會(huì)議，其中特別值得一提的是他先后7次參加帕格沃什會(huì)議，為推動(dòng)世界和平作出了重要貢獻(xiàn)。

1992年8月28日，周培源90壽誕之際，300多位海內(nèi)外學(xué)子、同事、友人以及北京大學(xué)共同發(fā)起召開(kāi)了“國(guó)際流體力學(xué)和理論物理科學(xué)討論會(huì)”，向這位科學(xué)巨匠獻(xiàn)禮。燭光中映照著北大全體師生的賀詞：“獻(xiàn)身科學(xué)、教育英才；功在國(guó)家，造福將來(lái)；壽齊嵩岱，德被春荄；祝嘏歡呼，漪歟盛哉。” 繁霜盡是心頭血，灑向千峰秋葉丹。1993年11月24日，周培源溘然長(zhǎng)逝，享年91歲，他為我國(guó)的科學(xué)和教育事業(yè)奉獻(xiàn)了全部心力。