1949年,加入中國共產(chǎn)黨。
1952年,考入清華大學(xué)航空系(后因院系調(diào)整被并入北京航空航天大學(xué))。
1961年,畢業(yè)于莫斯科航空學(xué)院導(dǎo)彈設(shè)計專業(yè)。
1961年,回國投身中國第一種自行設(shè)計的火箭設(shè)計和研制工作,歷任洲際火箭副總設(shè)計師、長征二號捆綁式運載火箭倡導(dǎo)者之一和研制總指揮。
1978年,在第一設(shè)計部成立以航天飛機(jī)為主要對象的跟蹤研究小組。
1978年 - 1980年,擔(dān)任七機(jī)部第一研究院總體設(shè)計部副主任、主任。
1980年 - 1991年,擔(dān)任七機(jī)部第一研究院副院長、院長。
1987年,作為“863”航天領(lǐng)域?qū)<椅瘑T會成員,參與制定中國載人航天發(fā)展藍(lán)圖。
1991年,調(diào)任航空航天部科學(xué)技術(shù)委員會副主任、運載火箭系列總設(shè)計師、地地導(dǎo)彈系列總設(shè)計師和中國載人航天工程總設(shè)計師。
1992年01月,被任命為載人航天工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)可行性論證組組長,主持?jǐn)M制該工程七大系統(tǒng)的技術(shù)途徑和主要技術(shù)方案。
1992年 - 2007年,擔(dān)任中國載人航天工程總設(shè)計師。
1994年,調(diào)往原國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(現(xiàn)解放軍總裝備部)繼續(xù)擔(dān)任載人航天工程總設(shè)計師。
2004年 - 2018年06月,擔(dān)任清華大學(xué)航天航空學(xué)院院長。
2018年06月,擔(dān)任清華大學(xué)航天航空學(xué)院榮譽院長。
1992年,當(dāng)選國際宇航科學(xué)院院士、俄羅斯宇航科學(xué)院外籍院士。
1994年05月,當(dāng)選中國工程院首批院士。
2003年,獲“國家最高科學(xué)技術(shù)獎”。
2005年,被授予“載人航天功勛科學(xué)家”榮譽稱號。
2010年05月04日,國際小行星中心用其姓名為國際永久編號第46669號小行星命名。
2019年09月,被授予“最美奮斗者”稱號。
2021年06月28日,被授予“全國優(yōu)秀共產(chǎn)黨員”稱號。
1978年,獲“全國科學(xué)大會獎”。
1985年,獲“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎特等獎”。
1997年,獲“國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎”。
1999年,獲“解放軍專業(yè)技術(shù)重大貢獻(xiàn)獎”。