美籍華裔理論物理學傢。生於中國安徽合肥。在西南聯合大學物理學系，在吳大猷指導下完成學士論文，1942年畢業後即入研究院深造，在王竹溪指導下研究統計物理學，他的群論知識得益於其父、數學傢楊武之。1945年赴美，入芝加哥大學做研究生，深受E.費米的薰陶，在導師E.特勒的指導下完成博士論文，1948年獲博士學位。1948～1949年任芝加哥大學教員，1949～1955年在普林斯頓高級研究院工作，1955～1966年任該院教授，1966年年任紐約州立大學石溪分校的愛因斯坦物理學講座教授，並任新創辦的該校理論物理研究所所長。美國總統授予他1985年的國傢科學技術獎章。退休後於20世紀90年代在香港中文大學執教。
楊振寧對理論物理學的貢獻范圍很廣，包括基本粒子、統計力學和凝聚態物理學等領域。對理論結構和唯象分析他都有多方面的貢獻。他的工作有特殊的風格：獨立性與創建性強，眼光深遠。
在粒子物理學方面，楊振寧最傑出的貢獻是1954年與R. L.米爾斯共同提出楊–米爾斯場理論，開辟瞭非阿貝爾規范場的新研究領域，為現代規范場理論（包括電弱統一理論、量子色動力學理論、大統一理論、引力場的規范理論……）打下瞭基礎。楊–米爾斯場方程已被數學傢S.K.唐納森引用，獲得瞭拓撲學上的重大突破。
楊振寧在粒子物理學方面的另一項傑出貢獻是：在1956年和李政道合作，深入研究瞭當時令人困惑的θ－τ之謎——即後來所謂的K介子有兩種不同的衰變方式，一種衰變成偶宇稱態，一種衰變成奇宇稱態；如果弱衰變過程宇稱守恒，則它們必定是兩種宇稱狀態不同的K介子。但從質量和壽命來看，它們又應是同一種介子。楊振寧和李政道通過分析認識到，很可能在弱相互作用中宇稱不守恒。他們仔細檢查瞭過去的所有實驗，確認這些實驗並未證明弱相互作用中宇稱守恒。在此基礎上他們進一步提出瞭幾種檢驗弱相互作用中宇稱不守恒的實驗途徑。次年，這一理論預見得到吳健雄小組的實驗證實。因此，楊振寧和李政道的工作迅速得到瞭學術界的承認，並獲得1957年諾貝爾物理學獎。
在粒子物理學方面，楊振寧的其他貢獻包括：費米–楊模型(1949)，與李政道合作的二分量中微子的理論(1957)，與李政道和 R.奧赫梅合作的關於C（電荷共軛變換）和T(時間反演變換)不守恒的分析(1957)，與李政道合作的高能中微子實驗分析(1959)和關於W粒子的研究(1960～1962)。與吳大峻合作的CP（宇稱）不守恒分析(1964)，規范場的積分形式理論(1974)，與吳大峻合作的規范場與纖維叢的關系(1975)，與鄒祖德合作的高能碰撞理論(1967～1985)等。
在統計力學方面，楊振寧的貢獻包括：二維伊辛模型的自發磁化強度(1952)，與李政道合作的關於相變的理論(1952)，與楊振平合作的關於數種模型的嚴格解 (1966～1969)等。
在凝聚態物理方面，楊振寧的貢獻包括：與N.拜爾斯合作對磁通量量子化的解釋(1961)，非對角長程序觀念(1962)等。
楊振寧於1971年夏訪問中國，是美籍知名學者訪問新中國的第一人。他回美以後，對促進中美建交、促進兩國人民的相互瞭解，促進中美科學技術教育交流都做瞭大量工作。楊振寧受聘為北京大學、復旦大學、中國科學技術大學、中山大學、清華大學等校的名譽教授，中國科學院高能物理研究所學術委員會委員。晚年在清華大學定居。
楊振寧發表過約200篇科學論文和報告。