Oppenheimer lahir di New York City dari keluarga imigran Yahudi-Jerman dan meraih gelar sarjana dalam bidang kimia dari Universitas Harvard pada tahun 1925 dan doktoral dalam bidang fisika dari Universitas Göttingen di Jerman pada tahun 1927. Setelah melakukan riset di beberapa institusi, ia bergabung dengan departemen fisika Universitas California, Berkeley dan menjadi profesor tetap pada tahun 1936. Ia berkontribusi besar terhadap fisika teori, termasuk pemikirannya mengenai mekanika kuantum dan fisika nuklir seperti Hampiran Born–Oppenheimer atas fungsi gelombang molekuler, karyanya mengenai teori elektron dan positron, proses Oppenheimer–Phillips dalam fusi nuklir, dan prediksi pertama penerowongan kuantum. Bersama murid-muridnya, ia juga berkontribusi dalam teori bintang neutron dan lubang hitam, teori medan kuantum, dan interaksi sinar kosmik.

Pada tahun 1942, Oppenheimer direkrut untuk menggarap Proyek Manhattan dan pada tahun 1943 ditunjuk sebagai kepala proyek Laboratorium Los Alamos di New Mexico. Ia ditugaskan untuk mengembangkan senjata nuklir pertama, empat tahun setelah dimulainya proyek senjata nuklir Jerman.[catatan 2] Kepemimpinan dan kecerdasan sainsnya berperan besar dalam keberhasilan proyek tersebut. Pada 16 Juli 1945, ia menyaksikan uji coba pertama bom atom, Trinity. Pada bulan Agustus 1945, senjata tersebut digunakan untuk melawan Jepang dalam pengeboman Hiroshima dan Nagasaki, yang sampai saat ini menjadi satu-satunya penggunaan senjata nuklir dalam konflik bersenjata.

Pada tahun 1947, Oppenheimer menjadi direktur Institute for Advanced Study di Princeton, New Jersey, dan mengepalai Komite Penasihat Umum di Komisi Energi Atom Amerika Serikat yang baru dibentuk. Ia menyarankan agar penggunaan tenaga nuklir diawasi secara internasional untuk mencegah proliferasi nuklir dan perlombaan senjata nuklir dengan Uni Soviet. Oppenheimer juga menentang pengembangan bom hidrogen pada tahun 1949–1950. Di tengah perdebatan pemerintah AS mengenai perlunya penggunaan senjata tersebut, ia mendapat posisi berpengaruh di pemerintahan, yang memicu kemarahan beberapa faksi pemerintah dan militer di AS.

Pada masa McCarthyisme, sikap Oppenheimer, dan juga keterkaitannya di masa lalu dengan orang dan organisasi yang berhubungan dengan Partai Komunis Amerika Serikat, menyebabkan izin pengamanannya dicabut setelah sidang keamanan pada tahun 1954. Hal ini secara efektif mengakhiri aksesnya terhadap rahasia bom atom pemerintah dan dengan demikian juga mengakhiri kariernya sebagai fisikawan nuklir. Meskipun pengaruh politiknya juga dilucuti, Oppenheimer terus memberi kuliah, menulis, dan berkarya di bidang fisika. Pada tahun 1963, Presiden John F. Kennedy menganugerahinya (yang diserahkan oleh Lyndon B. Johnson karena Kennedy sudah meninggal) Penghargaan Enrico Fermi sebagai pertanda pemulihan status politiknya. Pada tahun 2022, pemerintah AS membatalkan keputusan tahun 1954 terkait pencabutan izin keamanan Oppenheimer dan mengungkapkan bahwa proses tersebut cacat secara hukum.