一九七七年，颜宁在山东省济南市章丘区普集街道的博平村出生。她的父母当时都在山东省交通厅下属的汽车制造厂工作。两岁那年，由于父亲颜景君的工作调动至济南市莱芜区，颜宁便随父母一同迁往莱芜生活。六岁时，她再次跟随家人搬迁，这次的目的地是首都北京。在北京，颜宁进入大兴区第五小学就读。从一年级起，她就连续担任中队干部，并先后被选为少先队大队委和大队长，每年均被评为优秀少先队员及三好学生。恰逢学校当时刚刚成立小记者站，颜宁因其突出的表现，被推选为首届小记者站的站长。中学阶段，颜宁进入大兴一中（当时称为黄村一中）学习，这所中学在当时是大兴区唯一的重点中学，她在此度过了完整的六年时光。在校期间，颜宁的兴趣主要集中在文学领域，她尤其喜爱唐诗宋词，也热衷于阅读各类散文和小说。她的学业成绩十分优异，几乎每门功课都名列第一，并多次在市级学科竞赛中获奖。高中文理分班时，颜宁本人原本选择了文科方向，但她的班主任关仪老师认为，作为全年级成绩第一的学生，理应学习数理化，因而坚持将她从文科班调整到了理科班。由于家族中有多位亲属从事医疗行业，颜宁的父母也曾希望女儿未来学医。然而颜宁对解剖课程心存畏惧，于是决定选择与医学较为相近的生物学专业。一九九六年，十九岁的颜宁通过高考，顺利考入清华大学生物科学与技术系。
自一九九六年起，颜宁于清华大学生物科学与技术系开始了为期四年的本科学习，在此期间她系统掌握了生物科学领域的专业知识与实验技能，并于二零零零年顺利完成学业，荣获学士学位。同年，她前往美国普林斯顿大学分子生物学系继续深造，攻读博士学位，在施一公教授的悉心指导下，专注于细胞凋亡机制的相关研究。经过四年的潜心探索与积累，她于二零零四年十二月成功通过博士论文答辩，获得分子生物学博士学位。次年，即二零零五年，因其在科研领域的突出表现，颜宁荣获由《科学》杂志所颁发的“青年科学家奖（北美地区）”这一重要荣誉。此后，从二零零五年至二零零七年间，她继续留在普林斯顿大学分子生物学系，从事深入的博士后研究工作，进一步拓展其学术视野与研究能力。
二零零七年十月，在顺利完成于普林斯顿大学的博士后研究工作之后，颜宁受聘加入清华大学医学院，成为当时清华大学历史上最为年轻的教授及博士生导师。二零一一年八月，她凭借突出的科研成就成功入选国家杰出青年科学基金资助项目。紧接着在二零一二年一月，她又获选为美国霍华德休斯医学研究所（HHMI）首届国际青年科学家之一。自二零零七年至二零一七年这十年间，颜宁一直担任清华大学教授及博士生导师的职务。二零一七年四月，正值她在清华大学的学术地位与声望不断提升之际，颜宁作出了一个引人注目的决定：离开工作生活了十年的清华大学，前往美国普林斯顿大学，受聘担任普林斯顿大学分子生物学系雪莉·蒂尔曼终身讲席教授。同年五月起，她开始兼任清华大学兼职教授。二零一九年，颜宁荣获“魏兹曼女性与科学奖”，并在同一年当选为美国国家科学院外籍院士。二零二一年，她进一步当选为美国艺术与科学院外籍院士。二零二二年十二月十日，深圳医学科学院（筹）正式揭牌成立，颜宁在仪式上获发聘书，出任该院院长。随着深圳医学科学院于二零二三年三月正式成立，经由深圳市委人才工作领导小组推荐、广东省科技领导小组同意，并由深圳湾实验室建设发展协调小组审定，颜宁被聘任为深圳湾实验室主任。同年四月十五日，她被选聘为新一届中国医学科学院学术咨询委员会学部委员。七月，她以中国科学家的身份当选为欧洲分子生物学组织外籍成员（会士, Associate Member）。八月，颜宁入选中国科学院院士增选有效候选人名单。同年十一月二十一日上午，由她担任创始院长的深圳医学科学院在深圳市光明云谷国际会议中心隆重宣告成立。次日，即十一月二十二日，颜宁正式当选为中国科学院院士（生命科学和医学学部）。二零二四年十二月五日，颜宁获得岭南大学颁发的理学荣誉博士学位。在此前后，她也正式接过了中国医学科学院学术咨询委员会学部委员的聘任证书。
自2007年10月回到中国并着手组建独立实验室起，颜宁的研究工作便持续聚焦于结构生物学领域中的一个关键方向——膜蛋白的结构与功能解析。她带领团队长期深耕，取得了一系列具有国际影响力的科研成果。2014年，其团队在国际上率先成功解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的三维晶体结构，这项突破为理解葡萄糖如何跨越细胞膜这一基本生命过程提供了关键的分子蓝图。随后在2015年，团队又进一步解析了GLUT3蛋白在结合底物与抑制剂状态下的超高分辨率结构，捕获了更多功能性构象，从而更完整地揭示了葡萄糖跨膜转运的动态机制与分子基础。 除了在转运蛋白研究方面的突出成就，颜宁在离子通道结构生物学领域也作出了重要贡献。她成功解析了电压门控钠离子通道的晶体结构，为该重要离子通道的功能研究提供了关键的结构依据。近年来，随着冷冻电镜技术的快速发展，她又带领团队利用这一前沿技术，成功解析了目前已知最大的钙离子通道RyR1的高分辨率结构，推动了相关领域的研究进展。 总体来看，颜宁在膜蛋白，尤其是跨膜转运蛋白的结构生物学研究方面成果丰硕，其中对人类葡萄糖转运蛋白GLUT1三维结构的解析更是具有里程碑意义。同时，她在离子通道研究领域也建树颇多，不仅贡献了钠离子通道的关键结构之一，还利用冷冻电镜技术揭示了高通量钙离子通道RyR1的精细结构。 在科研项目承担方面，截至2018年12月，颜宁先后主持并参与了多项由国家自然科学基金委员会及科学技术部部署的重大科研项目与科学计划。她的研究工作也屡获认可，截至2016年5月，她分别于2009年和2012年两次入选《科学》评选的年度十大科学进展。2016年12月，她主导的“肌肉兴奋－收缩偶联的分子机理探索”项目入选了当年教育部组织评选的“中国高等学校十大科技进展”。 在学术成果发表方面，自2009年以来，颜宁以通讯作者或共同通讯作者身份发表的学术论文已接近80篇，其中共有33篇发表于《细胞》《自然》《科学》这类国际顶尖学术期刊（数据统计截至2023年5月）。以下将列举其部分代表性论文。
截至2017年5月，结构生物学家颜宁教授已在科研育人方面取得了显著成就，她先后指导并培养了七名优秀的博士研究生。其中，李硕作为清华大学医学院2007级入学的博士研究生，是颜宁教授所接收的第一位博士生。在颜宁教授的悉心指导下，李硕与另一位博士生共同作为第一作者，于2011年在国际权威期刊《自然》上发表了一篇重要的科研论文。该研究在全球范围内首次成功解析了NAT家族蛋白成员UraA的晶体结构，这一成果对于理解核苷碱基-维生素C转运蛋白的功能机制具有突破性意义。颜宁教授的首批弟子之一殷平，是一位出色的80后学者，他已成长为一名杰出的教授。殷平曾以第一作者身份发表了华中农业大学校史上的首篇《自然》杂志论文，并先后入选了第三批国家“万人计划”青年拔尖人才项目，荣获2016年度“长江学者”青年学者称号，以及2017年“湖北青年五四奖章”等多项重要荣誉。2017年，殷平被任命为华中农业大学生命科学与技术学院副院长，同时兼任华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室副主任，承担起重要的科研管理与领导职责。此外，颜宁教授的学生刘莹博士于2018年选择加入深圳中学，她在清华大学攻读博士学位期间曾受教于颜宁教授。在深圳中学，刘莹博士主要负责高中生物课程的教学工作，并同时负责深圳华大基因研究院创新体验中心的运营与协调。早在2017年，她就曾指导学生团队在国际基因工程机器大赛（IGEM）中表现出色，一举夺得了高中组的金奖，展现了其出色的科研指导与教学能力。
颜宁在多个重要学术机构与公共事务平台担任了关键职务，她曾是中国科普作家协会第七届理事会副理事长，同时兼任清华大学结构生物学高精尖创新中心学术指导委员会委员，并受聘为中国医学科学院学术咨询委员会学部委员。在科研组织方面，她还担任山东大学微生物技术国家重点实验室学术委员会副主任，并作为深圳市“十五五”规划专家委员会委员参与城市长远发展的战略咨询。2025年9月3日，她受邀出席并观礼了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年的盛大阅兵式。随后在同年11月2日，颜宁又作为火炬手参与了中华人民共和国第十五届运动会火炬传递活动，在深圳站完成了光荣的火炬传递任务。
颜宁教授是从山东章丘这片土地上成长起来的杰出科学家，她无疑是全体章丘人民的骄傲与荣耀。作为当代科学界一位极具影响力的代表人物，颜宁必将成为广大青年女性科研工作者追随的榜样。她被广泛誉为当今最受瞩目的女科学家之一，既是清华大学也是普林斯顿大学学术殿堂中备受尊敬的研究者。在清华大学任教和从事研究的十年间，颜宁专注于结构生物学领域，取得了一系列具有世界级影响力的重要科研成果，从而奠定了她在该领域作为引领者之一的坚实地位。在日常与学生相处的过程中，颜宁始终以平易近人的态度待人，在学生心目中，她是一位毫无架子、真诚亲切的“朋友型”导师。此外，颜宁在学术写作与科普表达上也展现了独特才华，她的文章风格潇洒自如、文字优美流畅，同时体现出鲜明的个人特色和广阔的知识视野。