1905年11月1日，高士其出生於福建省福州市的壹戶書香門第，他在少年時代興趣廣泛，聰慧過人，13歲就被保送進清華大學的前身——清華留美預備學校。他用7年時間修完別人要用8年才讀完的全部課程。
1925年，高士其畢業於清華留美預備學校，入美國威斯康星大學化學系。1926年夏，轉入芝加哥化學系。後來其姐患流行性疾病去世，在深感悲痛之下，他為把人民從疾病的水深火熱中解救出來，於1927年夏，入芝加哥大學醫學研究院細菌學系，改讀細菌學、公***衛生學，獲得博士學位。1928年，在壹次實驗中，壹個裝有腦炎病毒的瓶子破裂，病毒進入了他的小腦，並留下嚴重後遺癥，後來病情不斷加重。醫生勸告高士其中止學業，立即回國休養。但高士其盡管每周都要發壹次病，（發病時脖頸發硬，頭往上仰，眼球向上翻，兩手抖動不止。）但他還是堅持研究病毒、細菌，終於完成了醫學博士的全部課程。
1930年秋天，高士其回到了闊別5年的祖國。這位海外遊子是懷著滿腔熱忱歸來的，而等待他的卻是饑餓和失業。他曾在南京中央醫院弄到檢驗科主任的差事，可連申請購置壹臺顯微鏡都得不到批準。後來他去了上海，住在壹個窄小的亭子間，靠做翻譯工作和當家庭教師來維持生活。由於經濟困難，營養不良，他的病癥加重了。這時，他與董純才、張天翼、艾思奇等文化界進步人士有了往來。艾思奇把馬克思主義的壹些著作介紹給他，使他在艱難中看到了光明，看到了希望。他漸漸明白了壹個道理：要消滅害人的“小魔王”，必須先消滅社會上的“大魔王”。從此，他便用顫抖的手拿起了筆，以此為武器，奔向擒拿大小“魔王”的戰場。1933年，他的第壹篇科普作品《三個小水鬼》發表了。1935年，他又發表了第壹篇科學小品《細菌的衣食住行》。此後，他便壹發而不可收，短短幾年就寫出了上百篇科普作品和論文，為中國科學文藝作品的誕生做出了開創性的貢獻。在這個期間他更改了自己的名字。本來，祖父給他起名為“高仕”，當他鄭重地用起“高士”這個名字時，朋友們不理解為什麽要把“仕鏌”兩字的偏旁去掉，他認真地解釋說：“去掉‘人’旁不做官，去掉‘金’旁不要錢。”
1937年，高士其在“八?壹三”隆隆的炮聲中離開上海，前往延安。1937年11月，身有殘疾的他終於奇跡般地來到了寶塔山下。當毛澤東同誌緊緊握住高士其的手，高聲說出“歡迎妳，中國紅色的科學家”時，他覺得壹股暖流直湧心間。
在延安，高士其的生命獲得了新的力量，他以更加昂揚的鬥誌寫作、講課，孜孜不倦地工作著。而那裏的醫療條件是很惡劣的，高士其的病情日益惡化，終於全身癱瘓。組織上全力挽救他的生命，派人護送他經重慶去香港治療。此後，他輾轉流亡於九龍、廣州、桂林、上海、臺灣，在極為困難的環境中壹方面同疾病鬥爭，壹方面堅持創作。詩歌《黑暗與光明》、《給流血的朋友》、《我的原子彈也在爆炸》等，科學論文《自然運動大綱》、《躍進三百年序》、《天的進行曲》以及《新科學與新民主》等，都創作於這個時期。
1949年5月，在新中國誕生的前夕，高士其經香港來到北平。在融融春色中，周恩來總理親自接見了他，並安排他住進了北平醫院。10月1日，他在“隆隆”的禮炮聲中來到天安門廣場，參加了莊嚴的開國大典。後來，他這樣敘述當時的心情：“我能親眼看到新中國的誕生，看到五星紅旗第壹次在天安門廣場上升起，在全國人民勝利的歡呼聲中，我的病所給我的壹切痛苦，都被勝利的風吹走了。”在北平平面胡同的壹套房間裏，高士其開始了新的創作生活。高士其的寫作方式是很特別的。他癱瘓後，不僅腿不能走路，手不能握筆，下肢僵硬脖頸歪斜，而且連說話能力也逐漸喪失，聽力也很微弱。每創作壹篇作品，他都要把閱讀過的重要資料分析、整理，反復思考，在腦子裏形成初稿。當秘書在他身旁坐下時，他便壹個字壹個字地口述腹稿，由秘書記下來。他說話的聲音很低，發音也不清楚，秘書必須集中全部精力才聽得懂。有時候遇到壹個難懂的名詞，他必須反復地說十幾遍，或在紙上寫半個多字，秘書才能領會。到後來，他幹脆說不出話來，只能發出“嗯嗯”、“呵呵”的聲音，得由秘書或妻子按口型“翻譯”成文。就這樣他壹天天地都在寫，每天只能寫七八百字。寫好之後，還要三番五次地反復修改。在差不多40年的時間裏，高士其就用這種獨特的寫作方式創作了400多篇科普論文和科學小品、200多篇科學詩歌，匯編成20多本書，總計達500多萬字。