毕业于清华大学生物系，取得普林斯顿大学分子生物学博士学位（导师是施一公），后来留校成为普林斯顿大学分子生物学系博士后。2007年回国担任清华大学医学院教授、博导，成为清华历史上最年轻的教授和博导。至今已在《自然》、《科学》和《细胞》等国际主流刊物上发表论文10多篇，主要科研成果有葡萄糖转运蛋白的结构与原理等。2017年，颜宁离开待了10年的清华大学，成为普林斯顿大学分子生物学系首位雪莉·蒂尔曼（Shirley M. Tilghman）终身讲席教授。。颜宁离开清华大学的决定，在中国国内引起了很大关注和讨