東京本所（現・墨田区）の貧しい職工の家に生まれ、四つ木（現・葛飾区）で小学生時代を過ごした。小学4、5年生の頃、鈴木三重吉の綴方指導の影響を受けた教師・大木顕一郎らの指導で書いた作文が、『綴方教室』に収められて刊行されるとたちまちベストセラーになり、映画化もされ、本人の朗読による朗読レコードも発売された。その頃、正子はすでに小学校を卒業して女工になっていたが、『婦人公論』に創作を発表、20歳を迎えた戦時中には中国視察に派遣され、『私の支那紀行 清郷を往く』（1943年）を発表した。1945年の東京大空襲では弟を亡くす。戦後、日本共産党に入り、年長の作家・江馬修と夫婦同然の暮らしを始める。1964年、自身の母を描いた長編『おゆき』を発表。中国共産党と対立する日本共産党と決別し、文化大革命中の中国に渡り、1967年、文革礼讃の書を刊行する。だがその後江馬がより若い音大生の天児直美と恋に落ちたため、一人ほそぼそと宝飾店で働き、そこで戦後知っていた女優・田村秋子と再会し、その死までを描いた『花の別れ』で1986年日本エッセイスト・クラブ賞受賞。その中で、共産党は貧乏人の味方だと思っていたがそうではなかったと書いている。1989年、文壇人中国旅行を共にした高橋揆一郎によって豊田を描いたノンフィクション小説『えんぴつの花』が刊行される。74歳を目前にした1996年10月には、自らが脳梗塞で倒れ、リハビリを受けながら不自由な手で書いた『生かされた命 リハビリを受けながら』を発表した。2010年12月9日、閉塞性黄疸により東京都内の病院で死去。88歳没。
大学以外の公職も多く務めており、1999年から2004年まで、文部省にて高等教育局の科学官を併任した。また、2004年から日本学術振興会にて学術システム研究センターの所長を併任し、2006年からは内閣府にて総合科学技術会議の議員を併任した。2012年からは、静岡県立大学や静岡県立大学短期大学部の設置者である「静岡県公立大学法人」の理事長を務めている。なお、2017年5月より京都大学の高等研究院にて常勤職である特別教授に就任することになったため、静岡県公立大学法人の理事長を兼任し続けるのは困難と判断し、同年4月30日に理事長を退任することとなった。なお、理事長退任後は、静岡県公立大学法人の顧問を務めている。また、ふじのくに地域医療支援センター理事長である寺尾俊彦の死去に伴い、2013年1月8日に後任の理事長に就任した。こちらの理事長については、京都大学高等研究院の特別教授就任後も引き続き在任した。そのほか、先端医療振興財団にて副理事長を務めてきたが、井村裕夫の後任として2015年7月1日に理事長に昇任した。
大学院修了後、京都大学医学部にて副手となる。1974年には、東京大学医学部の助手を務めた。その間、カーネギー研究所にて発生学部門の客員研究員を兼任したり、アメリカ国立衛生研究所傘下の国立小児保健発達研究所にて分子遺伝学研究室の客員研究員を兼任したりするなど、アメリカ合衆国の研究機関の客員としても活動した。1979年、大阪大学の医学部にて教授に就任した。また、1982年より京都大学医学部の教授も併任し、1984年から京都大学医学部教授が本務となる。京都大学では遺伝子実験施設の施設長なども務めた。また、1989年から1998年にかけて、弘前大学の医学部の教授も併任していた。1995年より、京都大学大学院の医学研究科教授が本務となり、研究科長や学部長などを歴任した。2005年より、京都大学大学院の医学研究科にて特任教授に就任し、2006年には同研究科の客員教授となった。2017年5月1日からは、京都大学の高等研究院にて特別教授を務めることになった。
教師にとって観点別評価は、児童生徒の学習の到達度合いを確認し、授業の改善や、到達の度合いが低い児童生徒へ支援するための参考資料となる。他方で、評価資料収集のための莫大な仕事量の割には教育上の効果がはっきりせず、無駄な作業が多いとの声もある。このような声は、逆に観点別評価が評価のための評価としてなされる実態、学習指導の目標の実現状況を評価するという本来の評価の目的から離れた評価がなされている実態の表出とみることもできる。評価の規準が質的であるのに対して、それを三段階に分ける際に数量化の問題が発生する。質的問題を数量化するには、質的問題を操作的に定義しなおすことの妥当性が問われる。すなわち、質的規準と数量化の基準が目標に対して妥当であるかの検討が必要になる。例えば「関心・意欲・態度」の項目については、授業中の児童生徒の様子や授業中のノートの点検、宿題への取り組み状況など、様々な評価材料で評価を行う試みがなされている。その場合、ともすれば情意面の評価を点数化して評価する根拠が曖昧になる。そこでは「関心・意欲・態度を数値化して評価することには問題がある」あるいは「関心・意欲・態度を評価する時間があるならばむしろ、児童生徒が興味関心を持って、意欲的に取り組める授業を作る準備に時間を充てるべきではないだろうか」という声も現れる。ともすれば、逆にそのような見解を披露することそれ自体が、関心・意欲・態度を育てる指導と評価（指導のための評価）を行っていないこと、そのため関心・意欲・態度を評価することを普段の授業でなしえないと発想すること、であればこそノートや宿題、挙手回数などでその主旨と乖離したと自分がみなす方法で評定するという自己矛盾を表明しているとも誤解されかねない。質と量が本質的に異なるとすれば質を量に数量化する際に発生する乖離は解消し得ないが、乖離を埋めようとする努力は目標を適格に理解するための教材研究を通してはじめて可能になる。教育論議は誰でもできるが、その乖離を埋めることは目前の子どもの教育に対して責任をもつ教師以外にはなしえないことでもある。