1935年6月25日，吳天一出生于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁地區(qū)的一個塔吉克族知識分子家庭，原籍新疆維吾爾自治區(qū)塔什庫爾干。

1951年，考入中國醫(yī)科大學。

1956年，畢業(yè)于中國醫(yī)科大學，畢業(yè)后吳天一與妻子隨中國人民志愿軍到朝鮮平壤醫(yī)院工作了兩年。

1958年，吳天一夫婦倆響應(yīng)黨中央支援大西北的號召來到青海，扎根高原。

1991年，青海省高原醫(yī)學研究所建成了全國最大的高低壓氧艙，吳天一成為第一個模擬試驗者。

2001年，當選為中國工程院院士，他成為青海省地方科研院所里走出來的第一位中國工程院院士，同時也是塔吉克族的第一位院士。

2017年11月9日，獲得第六屆全國道德模范提名獎。

在青藏高原從事高原醫(yī)學研究50余年。在人類高原適應(yīng)學科領(lǐng)域，開拓了“藏族適應(yīng)生理學”研究，并從整體、器官、細胞和分子幾個水平上，提出了藏族已獲得了“最佳高原適應(yīng)性”的論點，這是長期“自然選擇”遺傳適應(yīng)的結(jié)果，為人類低氧適應(yīng)建立起一個理想的生物學模式，引起國際高度關(guān)注。曾對發(fā)生在青藏高原的各型急、慢性高原病從流行病學、病理生理學和臨床學作了較系統(tǒng)的研究。所提出的慢性高山病量化診斷標準被國際高山醫(yī)學協(xié)會接納為國際標準并命名為“青海標準”并于2005年在國際上統(tǒng)一應(yīng)用。在青藏鐵路修建期間，作為鐵道部高原醫(yī)學專家組組長制定了一系列勞動保護和高原病防治措施，對保證五年14萬筑路大軍高原病零死亡起到了重要作用。

吳天一在人類高原適應(yīng)學科領(lǐng)域，開拓了"藏族適應(yīng)生理學"研究，通過對不同海拔和不同群體的大量對比，提出了機體對高原低氧適應(yīng)依靠器官水平功能適應(yīng)和細胞水平組織適應(yīng)兩種途徑的論點。并從整體、器官、細胞和分子幾個水平上，證明藏族對高原的適應(yīng)與其它群體（如移居漢族及南美印第安人）有著差別，藏族具有最完善的氧傳送系統(tǒng)和最有效的氧利用系統(tǒng)，這是長期"自然選擇"遺傳適應(yīng)的結(jié)果，為人類低氧適應(yīng)建立起一個理想的生物學模式，引起國際高度關(guān)注。在國內(nèi)首次組織國際阿尼瑪卿山學術(shù)登山隊，獲取大量高山生理學資料，獲得國際貢獻獎。對發(fā)生在青藏高原的各型急、慢性高原病從流行病學、病理生理學和臨床醫(yī)學作了較系統(tǒng)的研究。在國際上首先證實青藏高原存在Monge病。所提出的慢性高山病量化診斷標準被接納為ISMM國際標準。提出了符合中國高原實情的高原病防治措施，取得良好實效。

1980年，為了全面掌握各種急慢性高原病，吳天一帶隊深入高海拔牧區(qū)調(diào)查牧民體質(zhì)特征。從此，吳天一12年的科研工作都是在風雪嚴寒的高海拔缺氧環(huán)境中進行的。

牧民們散居，戶與戶之間離得很遠，從這家?guī)づ竦侥羌規(guī)づ�，調(diào)查隊員常常要騎馬走上好幾十里地，在忍受高寒缺氧的同時，也要消耗大量體力。青藏高原夜晚的氣溫能達到零下30多攝氏度。吳天一和隊員們住在單薄的帳房里，數(shù)日不能洗臉，煮熟的羊肉凍成冰坨子，用刀割下就著冰碴吃，渴了，就到牧民家討碗茶喝。

為研究青藏高原藏族人群“高原低氧適應(yīng)生理特征”這一主攻課題，精通英語、俄語、塔吉克語、漢語的吳天一，還學會了藏語。20多年的科研工作，吳天一走遍了青海、西藏、甘肅、四川4省區(qū)的大部分高海拔地區(qū)，診治過上萬名牧民群眾，整理了大量的臨床資料。藏族牧民親切地稱他為“馬背上的好曼巴(好醫(yī)生)”。

2001年，青藏鐵路開建，高寒缺氧對鐵路建設(shè)者的身體健康是一個嚴峻的考驗，這是建設(shè)高原鐵路的一大世界性難題，對高原醫(yī)學提出了新的挑戰(zhàn)。

吳天一多年的研究成果被立即運用于拯治青藏鐵路建設(shè)者中的高原疾病上，他和同事們共同研制的抗缺氧藥物、保健品發(fā)揮了作用，他主導開設(shè)的高原病科也為西進的建設(shè)者們提供了完善的搶救治療環(huán)境，他撰寫的《高原保健手冊》和《高原疾病預防常識》被送到最前沿的施工者手中。他參與指導下，青藏鐵路建設(shè)工程沿線建立了三級醫(yī)療機構(gòu)，五年建設(shè)期間未發(fā)生一例因高原病死亡，創(chuàng)造了高原醫(yī)學史上的奇跡。

親臨工地指導科學施工，他的汗水也滲進入一個個工程奇跡。原青藏鐵路中鐵二十局工地醫(yī)院院長丁守全說，風火山隧道海拔4905米，沒有吳天一，我們就不可能創(chuàng)新式地采取科學舉措，解決施工人員缺氧難題，打通這一世界第一高隧就不可能如此順利。

今天，坐在青藏鐵路的列車上，一本吳天一主編的《青藏之旅健康行》又讓廣大旅游者在進入高原之前對自己身體有了科學了解和充分自信。

吳天一發(fā)表SCI論文118篇，專著6部。

獲國家科技進步獎特等獎。獲國家科技進步獎特等獎1項、二等獎4項、何梁何利獎、中國光華工程獎、軍隊“十一五”重大貢獻獎等。1992年獲國際高山醫(yī)學學會（ISMM）授予“高原醫(yī)學特殊貢獻獎”，2010年獲玻利維亞國家高原醫(yī)學榮譽獎，2014年獲吳階平醫(yī)學獎。

目前培養(yǎng)博士12名，博士后一名，軍隊領(lǐng)軍人才5名。

高原之約應(yīng)對缺氧考驗

2008年 -吳天一

中國青藏高原的慢性高山病

2004年 -吳天一

高原低氧對人類的挑戰(zhàn)-迎接2002國際高山年

2002年 -吳天一

高原人類群體研究及其重要性

2000年 -吳天一

高原世居藏族對急性低氧的生理反應(yīng)

2000年 -吳天一

吳天一曾任中華醫(yī)學會高原醫(yī)學分會第五屆、第六屆主委，現(xiàn)為榮譽主委。吳天一為中國低氧生理學與高原醫(yī)學專家，衛(wèi)生部高原病研究重點實驗室主任，科技部省部共建高原醫(yī)學研究國家重點實驗室主任，“973前期專項”專家組組長。美國科學進展學會會員，國際高山醫(yī)學協(xié)會科學顧問，國際病理生理協(xié)會理事，國際肺血管病研究所研究員，挪威奧斯陸大學客座博導，中國高原醫(yī)學雜志主編，美國High Alt. Med. Biol.編委。

中國科學技術(shù)協(xié)會第五屆全國委員。

吳天一是我國低氧生理和高原醫(yī)學的主要學術(shù)帶頭人。