1935年清华大学物理系毕业。1938年赴英国爱丁堡大学留学,从事固体物理、量子场论等理论研究,获哲学博士和科学博士学位。1945年与N·玻恩共同获得英国爱丁堡皇家学会的麦克杜加耳——布列兹班奖。1948年被选为皇家爱尔兰科学院院士。1947年回国，历任中国科学院近代物理研究所研究员、副所长，二机部第九研究所副所长、第九研究院副院长等职。

    领导并参加原子弹、氢弹的原理突破和战略核武器的理论研究、设计工作.在中子物理、辐射流体力学、凝聚态物理、爆轰物理等多种学科领域取得了对实践有重要指导意义的一系列理论成果，并为中国核事业培养了一批优秀人才。1972年调任中国科学院高能物理研究所副所长，1978—1983年任理论物理所所长。1982年获国家自然科学奖一等奖，1985年获两项国家科技进步奖特等奖。

    为表彰彭桓武院士在原子能事业和理论物理领域做出的突出贡献，彭桓武院士被授予1982年度国家自然科学奖一等奖、1985年度两项国家科技进步奖特等奖、1995年度何梁何利基金科学与技术成就奖(该奖金作为“彭桓武纪念赠款”被他分赠给共同从事过原子能事业的一些同事)、1999年国家“两弹一星功勋奖章”的殊荣。

    1954年9月，他当选为第一届全国人大代表，1959年4月，当选为第二届全国人大代表，1964年12月，当选为第三届全国人大代表，1978年2月，当选为第五届中国人民政治协商委员会委员。

    彭桓武院士的人格魅力，在于他能够做出战略性的思考，团结凝聚一支学术队伍，使得大家都围绕一个共同的目标去奋斗。彭桓武院士对名利非常之淡薄，对事业非常之执着，他总是在困难的时侯去开创一个新的事业，而当这个事业开创到一个阶段，觉得后继有人了，他就主动退出。彭桓武院士始终以普通科研工作者的身份，去探索物理世界的真理，这种精神非常难得，值得每个科技工作者学习。在彭桓武院士九十多岁高龄时，甚至在他住院期间仍然在思考和研究当前理论物理、粒子物理和宇宙学最前沿的领域，包括如何解释暗物质和暗能量等一系列的现象。

    70多年来，彭桓武院士言传身教，教书育人，甘为人梯，为发展中国原子能科学事业，建立培养中国核科学和理论物理人才队伍做出了重要贡献。他热爱祖国、无私奉献、学术民主、求真务实、开拓创新、淡泊名利、奖掖后进，是中国科技界学习的楷模和典范。

    彭桓武院士一生致力于基础理论研究，富于开拓创新精神，他十分关注科学前沿的最新进展，积极推动交叉学科的发展。同时他也十分注重理论与实践的结合，特别强调用理论解决实际问题。

    为了表彰彭桓武院士在理论物理领域取得的诸多成就，以及他为推动中国科学研究特别是交叉科学研究事业发展做出的重大贡献，2006年6月13日，经国际天文学联合会小天体命名委员会批准，将中国科学家发现的、国际永久编号为第48798号小行星，正式命名为:彭桓武星。

    2007年2月28日21时40分，两弹元勋、科学大师——彭桓武院士离开了我们，但先生的治学精神、为人之道和学术思想为整个科技界留下了宝贵的精神财富，值得我们所有科技工作者敬佩和学习。