吴国盛先生于1964年9月5日出生在湖北省广济县，该地区现已更名为武穴市。他在北京大学接受了系统的高等教育，于1983年取得理学学士学位，随后于1986年获得哲学硕士学位，展现出其在文理交叉领域的早期学术积累。1997年至1999年间，他在中国社会科学院哲学研究所担任研究员一职，专注于哲学领域的深入研究，并于1998年成功获得中国社会科学院授予的哲学博士学位。自1999年起，吴国盛先生在北京大学哲学系担任教授职务，直至2016年，在此期间他于1999年12月被遴选为科学技术哲学专业的博士生导师，开始指导高层次学术人才。2001年，他在北京大学兼任多项重要学术职务，包括哲学系副主任、应用伦理学中心主任、科学与社会研究中心主任以及科学传播中心主任，全面参与了相关学科的建设与管理工作。2017年5月，他的职业生涯迎来新的阶段，转任清华大学科学史系主任，致力于科学史学科的发展。次年4月，他又兼任清华大学科学博物馆馆长，推动科学文化的普及与馆藏建设。2019年5月，因其在学术界的突出贡献，吴国盛先生当选为国际科学史研究院通讯院士，获得了国际同行的广泛认可。同年7月至2023年3月期间，他还担任了清华大学人文学院副院长一职，在更广泛的人文学科领域参与学术管理与规划工作。
吴国盛的学术研究领域较为广泛，主要涵盖自然哲学、科学思想史、科学哲学、技术哲学以及科学博物馆学等多个专业方向。在1986年至1996年这十年间，他的研究重点集中于西方自然哲学的基本概念体系，深入探讨了自然、宇宙、时间、空间等核心范畴，同时兼及科学通史与科学编史学的相关议题，并对中国自然辩证法研究的发展路径进行了系统性的反思。自1996年起，吴国盛开始系统研习现象学与海德格尔哲学，并将学术关切扩展至环境问题领域，积极对现实社会中呈现的各类现代性“现象”进行批判性思考，从而逐步形成了一套独具特色的学术思路。在此基础上，他主要从以下四个方向推动“科学技术哲学”的学科建设与发展：一是以“追思自然”为核心主题的自然哲学研究；二是采用以柯瓦雷概念分析方法为主导的科学思想史探讨；三是以现象学解释学为哲学背景的科学哲学反思；四是侧重于技术批判理论的技术哲学剖析。同时，他还在“科学革命”与“技术理性”两大专题上进行了长期的文献积累与思路开拓，不断深化相关领域的探讨。此外，吴国盛也致力于科学传播学基础理论问题的探索与研究。在学术成果方面，他的主要著作包括《什么是科学》《希腊空间概念》《技术哲学讲演录》《时间的观念》《追思自然》，另有其他重要编撰作品如《吴国盛科学人文系列》四种（具体包括《科学的历程》、《现代化之忧思》、《反思科学讲演录》、《科学走向传播》）等。
2016年，吴国盛教授正式接受清华大学的聘任，着手负责组织并创建该校的科学史系。在清华大学任教期间，他主要承担了“科学通史”“科学革命”等一系列专业课程的讲授工作。实际上，吴国盛教授在科学史与科学哲学领域的教学生涯起步更早：自1999年起，他便已在北京大学担任教职，长期致力于该学科的人才培养与学术建设。截至2017年1月，由他亲自指导并完成学业的研究生已达数十位，其中包括科学史及科学哲学专业的多名硕士与博士，这些学生如今多数活跃在相关学术与研究领域。
2021年，吴国盛教授牵头发起“高山科学经典”项目。