父亲杨武之是芝加哥大学的数学博士，回国后曾任清华大学与西南联合大学数学系主任多年。1942年杨振宁毕业于昆明的国立西南联合大学，1944年在该校研究生毕业。此后他于1945年考取公费留学赴美，就读于芝加哥大学，取得博士学位。1949年，杨振宁进入普林斯顿高等研究院进行博士后研究工作，开始同李政道合作。当时的院长奥本海默说，他最喜欢看到的景象，就是杨、李走在普林斯顿草地上。1966年以后，他长期执教于纽约州立大学石溪分校，创立并主持该校的理论物理研究所。他也是美国科学院院士、英国皇家学会会员、中国科学院外籍院士、香港中文大学博文讲座教授。
1957年，杨振宁与李政道以他们提出的宇称不守恒理论共同获得了诺贝尔物理学奖。他们两个人是最早获得诺贝尔奖的中国人。后二人因排名先后的问题交恶。1962年因为《纽约客》的一篇文章，两人正式决裂。杨振宁七岁的儿子杨光诺曾说，“我要一人得诺贝尔奖。”1989年他写给已故中研院长吴大猷的信，向老师报告两人合作情形。吴大猷覆信说∶“整件事是一极不幸的事，我想truth是不能永远掩盖著的，所以我希望大家都不再在世人前争，而让truth慢慢的展现出来。”
1977年他和梁恩佐等人在波士顿创办了“全美华人协会”，促进中美关系。
1980年杨振宁获得拉姆福德奖(Rumford)，1986年获得美国国家科学奖章。
杨振宁现居于北京清华大学。杨振宁的结发太太是杜聿明的女儿杜致礼，20__年10月因病过世。
20__年底至20__年初，82岁高龄的杨振宁与28岁广东外语外贸大学翻译系硕士班学生翁帆(离异)再一次步入婚姻殿堂。