1944年,于敏考入北京大学工学院;1949年,毕业于北京大学;1951年,研究生毕业于北京大学,同年任职于中国科学院近代物理研究所,从事核理论研究工作;1956年,晋升为副研究员;1961年1月,参加氢弹理论的预先研究;1965年1月,任第九研究设计院理论部副主任;1966年12月28日,完成氢弹原理试验,掌握了氢弹原理,次年6月17日,中国第一颗氢弹在罗布泊沙漠腹地爆炸成功;1980年,当选中国科学院学部委员(院士),同年任核武器研究院副院长、核武器理论研究所所长;1983年12月,任中国工程物理研究院科技委副主任;1986年5月任能源部核工业总公司科技委副主任。
20世纪50年代,于敏率先开展原子核物理理论研究,与合作者提出了原子核相干结构模型,填补了中国原子核理论的空白。20世纪60年代起,投身于中国核武器事业,长期领导并参加核武器的理论研究和设计。在氢弹突破中,他组织领导攻关小组发现了实现氢弹自持热核燃烧的关键,找到了突破氢弹的技术途径,形成了从原理、材料到构型完整的氢弹物理设计方案,带领科研队伍完成了核装置的理论设计,并定型为中国第一代核武器。20世纪70年代起,他在倡导、推动国防高科技项目尤其是中国惯性约束核聚变研究中发挥重要作用。20世纪80年代起,他开创了惯性约束聚变和X光激光等领域的研究,引领中国相关研究进入新阶段。
在核武器小型化突破中,于敏领导突破了气态引爆弹(初级)原理和高比威力次级原理。作为小型化关键的气态引爆弹主要负责人,他主持研究并解决了裂变材料的压紧、中子注入及其增殖规律、氘氚点火燃烧规律、轻重介质混合对聚变的影响、高能中子裂变反馈规律等一系列关键问题,提出了加大两个关键环节设计裕量的具体措施。气态引爆弹的研制成功,为中国第二代核武器的研制奠定了可靠基础。
在中子弹突破中,于敏作为主要领导人和参加者,提出了中子弹的设计指标,明确了中子弹探索的主攻方向,指出了某些关键技术问题和难点,研究了热核反应中等离子体过程,分析了中子弹的反应规律并归纳为三个阶段,提出了判断聚变点火裕量的主要判据和提高裕量的措施。
在核武器基础理论发展中,于敏揭示了武器核反应内爆过程的运动规律,解决了辐射与物质的相互作用及驰豫过程、辐射波与冲击波的传播规律等一系列基础问题。
在核武器发展战略中,于敏与邓稼先提出了“加快核试验进程”建议。建议书提前规划了中国核试验的部署,使党中央做出果断决策,为中国争取了宝贵的10年核试验时间,为提升中国核武器水平、推动核武器装备部队并形成战斗力发挥了极为重要的前瞻性作用。针对禁核试,提出了以精密实验室实验等几个方面支撑禁核试后武器研究的设想,该建议被采纳并演化为中国核武器事业发展的四大支柱,是中国核武器事业发展的指导思想。