1909年（清宣統(tǒng)元年）9月15日，談家楨出生于浙江省寧波市的慈溪。他的祖父是個(gè)世傳的銀匠。父親談?wù)耒O在家鄉(xiāng)的一個(gè)雜貨鋪里當(dāng)學(xué)徒，以后在郵政局里當(dāng)一名小職員。母親楊梅英心地善良、勤勞刻苦。6歲那年，談家楨在當(dāng)?shù)厣纤桔樱?2歲畢業(yè)于教會(huì)辦的道本小學(xué)。

1921年（民國(guó)十年），談家楨進(jìn)入教會(huì)辦的寧波斐迪中學(xué)。

1925年（民國(guó)十四年），轉(zhuǎn)學(xué)到浙江湖州東吳第三中學(xué)高中部。

1926年（民國(guó)十五年），談家楨以優(yōu)異的成績(jī)畢業(yè)于東吳第三中學(xué)，并被學(xué)校免試保送蘇州東吳大學(xué)，主修生物學(xué)。

1927年（民國(guó)十七年），北伐取得勝利，他積極參加學(xué)校的罷課和驅(qū)逐反動(dòng)外籍教員運(yùn)動(dòng)。

1930年（民國(guó)十九年），畢業(yè)于蘇州東吳大學(xué)。經(jīng)胡經(jīng)甫推薦，談家楨成了燕京大學(xué)唯一從事遺傳學(xué)教學(xué)和研究的李汝祺教授的研究生。

1932年（民國(guó)二十一年），畢業(yè)于北京燕京大學(xué)研究院，獲理學(xué)碩士學(xué)位。

1934年（民國(guó)二十三年），談家楨告別了母親和新婚夫人，赴美國(guó)加州理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位，師從現(xiàn)代遺傳學(xué)奠基人摩爾根及其助手杜布贊斯基。

1936年（民國(guó)二十五年），他的博士論文《果蠅常染色體的遺傳圖》通過(guò)答辯，獲加州理工學(xué)院哲學(xué)博士學(xué)位。

1937年（民國(guó)二十六年），浙江大學(xué)校長(zhǎng)竺可楨聘他為生物系教授。不久抗日戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，浙江大學(xué)輾轉(zhuǎn)內(nèi)遷。最后生物系遷到湄潭的一個(gè)破舊不堪的唐家祠堂里。在這以后6年的時(shí)間里，談家楨在研究上取得了重要的成就。他的一些代表性論文就是在這段時(shí)間里完成的，同時(shí)也培養(yǎng)了以后在科研、教學(xué)上成績(jī)卓著的第一代研究生。

1944年（民國(guó)三十三年），談家楨發(fā)現(xiàn)了瓢蟲(chóng)鞘翅色斑變異的鑲嵌顯性遺傳現(xiàn)象，這一創(chuàng)新性研究成果，至今仍被列為教科書(shū)的經(jīng)典內(nèi)容。

1945—1946年間，他應(yīng)哥倫比亞大學(xué)的邀請(qǐng)，赴美作客座教授。他對(duì)嵌鑲顯性現(xiàn)象的規(guī)律作進(jìn)一步的研究，并在1946年發(fā)表了“異色瓢蟲(chóng)色斑遺傳中的嵌鑲顯性”的論文。這些成果引起國(guó)際遺傳學(xué)界的巨大反響，認(rèn)為是豐富和發(fā)展了摩爾根遺傳學(xué)說(shuō)。

1946年（民國(guó)三十五年），談家楨在美講學(xué)期間，他讀了李森科撰寫的《遺傳與變異》英譯本小冊(cè)子，并第一次接觸到“米丘林生物學(xué)”和“辯證唯物主義”等名詞，

1948年（民國(guó)三十七年），談家楨代表中國(guó)遺傳學(xué)界出席在瑞典斯德哥爾摩召開(kāi)的第八屆國(guó)際遺傳學(xué)會(huì)議。會(huì)上，他被選為常務(wù)理事。會(huì)后受聯(lián)合國(guó)教科文組織的資助。

1952年，院系調(diào)整后任復(fù)旦大學(xué)生物系教授兼系主任。

1961年起，曾先后擔(dān)任復(fù)旦大學(xué)遺傳所所長(zhǎng)，復(fù)旦大學(xué)副校長(zhǎng)，生命科學(xué)院院長(zhǎng)和校長(zhǎng)顧問(wèn)等職務(wù)。

1966年7月，他的夫人終因不堪折磨，含冤離開(kāi)了人間。

1968年11月，談家楨在農(nóng)田里勞動(dòng)，有人輕輕地對(duì)他說(shuō)，從明天起你可以不用到田里勞動(dòng)了。

1979年，談家楨先生邀請(qǐng)自己在美國(guó)加州理工學(xué)院的老同學(xué)、美國(guó)科學(xué)院院士JamesBonner帶領(lǐng)學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)來(lái)復(fù)旦大學(xué)開(kāi)設(shè)分子遺傳學(xué)培訓(xùn)班，系統(tǒng)介紹建立基因組文庫(kù)、分子克隆等前沿學(xué)術(shù)進(jìn)展，為中國(guó)開(kāi)展分子遺傳學(xué)研究培養(yǎng)了大批骨干。

1989年9月，為了鼓勵(lì)家鄉(xiāng)浙江的學(xué)子報(bào)考生命領(lǐng)域?qū)�業(yè)，談老以自己的稿酬和積蓄設(shè)立了“談家楨生命科學(xué)獎(jiǎng)學(xué)金”，此后他多次用稿費(fèi)向獎(jiǎng)學(xué)金捐資擴(kuò)充基金。

1992年6月，談家楨一行12人（7位科學(xué)家，5位家屬）應(yīng)臺(tái)灣中央研究院院長(zhǎng)、著名物理學(xué)家吳大猷的邀請(qǐng)，作為大陸第一批科學(xué)家訪問(wèn)臺(tái)灣。

1995年10月，就教育體制改革問(wèn)題上書(shū)中央，受到江澤民總書(shū)記、李嵐清副總理等中央領(lǐng)導(dǎo)同志的關(guān)注和支持。

1997年4月，談家楨先生不顧年事已高，奔走于上海、浙江等地，考察了多家基因研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)單位。月，他寫信給江澤民總書(shū)記，大聲疾呼：中國(guó)人類基因資源流失情況已十分嚴(yán)重，如再不采取有力措施，基因資源將被掠奪殆盡。

1999年，當(dāng)選為紐約科學(xué)院名譽(yù)終身院士。

2008年11月1日7時(shí)18分，在上海華東醫(yī)院逝世，享年100歲。

研究工作主要涉及瓢蟲(chóng)、果蠅、獼猴、人體、植物等的細(xì)胞遺傳、群體遺傳、輻射遺傳、毒理遺傳、分子遺傳以及遺傳工程等。堅(jiān)持科學(xué)真理，把畢生精力貢獻(xiàn)給了遺傳學(xué)事業(yè)；為遺傳學(xué)研究培養(yǎng)了大批優(yōu)秀人才；建立了中國(guó)第一個(gè)遺傳學(xué)專業(yè)，創(chuàng)建了第一個(gè)遺傳學(xué)研究所，組建了第一個(gè)生命科學(xué)院。特別在果蠅種群間的演變和異色瓢蟲(chóng)色斑遺傳變異研究領(lǐng)域有開(kāi)創(chuàng)性的成就，為奠定現(xiàn)代綜合進(jìn)化理論提供重要論據(jù)。

在浙江大學(xué)任教期間他發(fā)現(xiàn)了瓢蟲(chóng)色斑遺傳的鑲嵌顯性現(xiàn)象。引起國(guó)際遺傳學(xué)界的巨大反響，認(rèn)為是對(duì)經(jīng)典遺傳學(xué)發(fā)展的一大貢獻(xiàn)。

20世紀(jì)30年代初起進(jìn)行亞洲異色瓢蟲(chóng)色斑的遺傳變異研究和果蠅的細(xì)胞遺傳基因圖及種內(nèi)種間遺傳結(jié)構(gòu)的演變研究，為現(xiàn)代綜合進(jìn)化理論的創(chuàng)立作出了重大貢獻(xiàn)。尤其是異色瓢蟲(chóng)等位基因嵌鑲顯性遺傳和果蠅性隔離形成的多基因遺傳基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)，引起國(guó)際遺傳學(xué)界的巨大反響，對(duì)中國(guó)遺傳學(xué)工作起了推動(dòng)作用。20世紀(jì)60年代初在領(lǐng)導(dǎo)中蘇合作的彌猴輻射遺傳的研究以及20世紀(jì)70年代起致力于組織分子遺傳學(xué)和植物遺傳工程等研究，均取得了一些重要成果。

1951年加入中國(guó)民主同盟，歷任民盟第五、六、七屆中央副主席，民盟第八、九屆中央名譽(yù)主席，民盟第七、八、九、十屆上海市委主任委員。他是第三、四屆全國(guó)人大代表，第三屆全國(guó)政協(xié)委員，第五、六、七、八屆全國(guó)政協(xié)常委。

1979年起，任第五屆上海市政協(xié)副主席。

1983年至1998年，任上海市第八、九、十屆人大常委會(huì)副主任。

1978年以來(lái)，先后發(fā)起和擔(dān)任中國(guó)遺傳學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)、會(huì)長(zhǎng)和名譽(yù)會(huì)長(zhǎng)，遺傳學(xué)報(bào)主編，中國(guó)環(huán)境誘變劑學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)和中國(guó)生物工程學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。

曾任第八屆（1948年在瑞典）國(guó)際遺傳學(xué)大會(huì)常務(wù)理事，第十五屆（1983年在印度）、十六屆（1988年在加拿大）、第十七屆（1993年在英國(guó)）國(guó)際遺傳學(xué)大會(huì)副會(huì)長(zhǎng)，1996年又當(dāng)選為于1998年在北京召開(kāi)的第十八屆國(guó)際遺傳學(xué)大會(huì)會(huì)長(zhǎng)。

1996年，當(dāng)選為在北京召開(kāi)的第十八屆國(guó)際遺傳學(xué)大會(huì)會(huì)長(zhǎng)。

他曾擔(dān)任過(guò)上海市第八、九、十屆人大常委會(huì)副主任，第五屆上海市政協(xié)副主席，中國(guó)民主同盟中央名譽(yù)主席，民盟上海市委員會(huì)名譽(yù)主委，中國(guó)科學(xué)院院士，復(fù)旦大學(xué)教授、副校長(zhǎng)。

談先生為中國(guó)遺傳學(xué)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)，是我校生命科學(xué)學(xué)院的奠基人，他在復(fù)雜的政治形勢(shì)下，堅(jiān)持真理，建立了中國(guó)第一個(gè)遺傳學(xué)專業(yè)，第一個(gè)遺傳學(xué)研究所，第一個(gè)生命科學(xué)學(xué)院；晚年的談先生上書(shū)中央，對(duì)中國(guó)遺傳資源的保護(hù)及人類基因組研究起到了關(guān)鍵的推動(dòng)作用。（中國(guó)科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)副校長(zhǎng)金力院士評(píng)）

2016年5月28日，談家楨先生的銅像揭幕儀式在復(fù)旦大學(xué)江灣校區(qū)生命科學(xué)學(xué)院舉行。

2013年11月1日，紀(jì)念談家楨先生誕辰105周年座談會(huì)在復(fù)旦大學(xué)逸夫科技樓隆重舉行。