1924年12月生，湖北武漢人，1956年4月加入中國共產黨，1950年4月參加工作，1970年6月入伍，美國密執安大學研究生院物理系原子核物理專業研究生畢業，博士，研究員、教授，中國科學院院士，中國工程院院士。

　　1941年至1942年在重慶中央大學物理系學習。1942年至1945年在西南聯合大學物理系學習。1945年至1946年任西南聯合大學物理系助教。1946年至1950年美國密執安大學研究生院物理系原子核物理專業研究生，并獲博士學位。1950年至1952年任北京大學物理系副教授。1952年至1953年任朝鮮停戰談判志愿軍代表團外文秘書。1953年至1955年任東北人民大學物理系教授。1955年至1957年任北京大學物理系教授、物理研究室副主任。1957年至1959年任二機部四0一所(中國科學院原子能研究所)二室副主任、研究員。1959年至1964年任二機部第九研究所副所長。1964年至1970年任二機部第九研究院副院長。1970年至1982年任國防科委副主任。1982年至1985年任國防科工委科學技術委員會副主任。1985年至1991年任國防科工委科學技術委員會主任、國防科工委黨委常委，中國科協副主席。1991年任中國科協主席，國防科工委科學技術委員會主任、國防科工委黨委常委。1994年3月補選為第八屆全國政協副主席。1994年6月至1998年5月任中國工程院院長，1994年6月當選中國工程院主席團執行主席、院士、黨組書記。1995年至1999年1月任國務院學位委員會副主任委員。1995年5月任北京理工大學董事會名譽董事長。1995年10月起任中國國際科學和平促進會會長。1996年5月被推舉為中國科協名譽主席。1998年3月至2003年3月任第九屆全國政協副主席。中共第九屆、十屆中央候補委員，第十一至十四屆中央委員，中共十五大代表；第三至五屆全國人大代表，第八屆全國政協常委。中國原子彈、氫彈科技攻關組織領導者之一。曾參與了中國原子彈和氫彈的試驗和研制，后又相繼組織實施了核電站籌建(如秦山核電站)、核燃料的生產以及放射性同位素應用等項目的研究開發計劃，并參與了“863計劃”的制定與實施。還參與了“中國工程院”的籌建工作。1985年獲國家科技進步獎特等獎。1988年獲國家科學技術進步獎特等獎。曾獲何梁何利基金1996年度科學與技術成就獎。1999年，中共中央、國務院、中央軍委決定，授予他“兩彈一星功勛獎章”。因病于2011年2月26日10時30分在北京逝世，享年87歲。

　　2004年12月，為表彰朱光亞對我國科技事業特別是原子能科技事業發展做出的杰出貢獻，國際小行星中心和國際小行星命名委員會批準將我國國家天文臺發現的、國際編號為10388號小行星正式命名為“朱光亞星”。