Fermi naît le à Rome (Italie). Il est diplômé de l'Université de Pise en , puis devient conférencier à l'Université de Florence durant 2 ans, avant de devenir professeur de Physique Théorique à Rome en . Là, il développe les statistiques Fermi-Dirac. en il écrit un article déterminant concernant la décroissance beta, met au point sa théorie de l'émission de rayons beta dans la radioactivité en , et se met à étudier la création d'isotopes radioactifs artificiels à l'aide de bombardement de neutrons. Son bombardement de l'uranium par neutrons lents provoque des réactions que l'on identifiera plus tard comme la fission atomique. En fait, à cette époque, Fermi devient le premier physicien à briser l'atome et ses recherches suivantes vont poser les bases de la génération de l'énergie nucléaire. C'est donc tout naturellement qu'il obtient en le Prix Nobel de Physique pour ses développements concernant l'exploitation de l'énergie atomique.
le , le début de la guerre lui fait quitter l'Europe pour émigrer aux USA. Avec le chercheur Leó Szilárd, il commence à travailler, d'abord à l'Université Columbia puis à l'Université de Chicago, sur la construction d'une pile atomique pouvant permettre de contrôler la diffusion de l'énergie nucléaire. Il y parvient le , créant ainsi le premier réacteur nucléaire fait de la main de l'homme.
Paradoxe
en , Fermi arrive au laboratoire de la bombe atomique de Los Alamos (Nouveau-Mexique), avec son collègue Szilárd. C'est là qu'il pose le fameux paradoxe qui portera son nom.
en après ses travaux pour la réalisation de la première bombe A, il devient citoyen américain. En en l'Université de Chicago crée l'INS (qui deviendra l'Institut Enrico Fermi) et offre un poste de professeur à Fermi. Celui-ci accepte et quitte Los Alamos avec sa famille pour retourner à Chicago, où il va passer le reste de sa vie.
en il milite contre le développement de la bombe H.