于敏院士是当代中国杰出的科学家，20世纪50年代开始在近代物理所从事原子核理论的研究工作，1961年调到中国工程物理研究院从事核武器的研制。从第一颗原子弹爆炸成功到氢弹原理爆炸试验成功仅用了两年零两个月，那是我国核武器发展最为激动人心的时期。于敏在我国氢弹突破中做出了开创性的贡献。
1949年，于敏以物理系第一名的成绩成为新中国成立时北大第一届毕业生。随后成为张宗燧先生的研究生，开始量子场论方向的学习和研究。那时张先生在国际理论物理学界已经享有很高的声誉了，所以当他的学生要面对“两高”：一是起点高。张先生讲课从头到尾全用英文，而且内容很深，不下去做认真的钻研很难学懂；二是要求高。指定的参考书学习起来难度也非常大。而于敏的学习习惯和思维方法正好跟张先生的要求非常合拍。
1950年，张先生身体抱恙，指导于敏的任务就交给了刚刚回国的胡宁先生。胡宁先生在美国师从理论物理学大师泡利（W.Pauli），从事核力的介子理论和广义相对论方面的研究。胡先生无论是授业，还是指导研究都非常强调物理图像和物理概念，同时还有极强的物理直觉。
先生在讲课中尽量避开复杂的公式，而注重思想简洁清晰，一些很难的课程如广义相对论、量子场论和电动力学，他都非常突出物理本质，这一特点被好学的于敏抓住并青出于蓝。
1951年25岁的于敏开始了他正式的科研生涯。1年后，于敏完成了他的研究生毕业论文《核子非正常磁矩》。20世纪50年代初，国家科学发展规划把在我国基本处于空白的原子核物理学科列为重点学科。于敏被分在了彭桓武领导的原子核理论研究组。
当时组里还有朱洪元、邓稼先、黄祖洽、金星南、程开甲等共八个人。为了了解国际上核物理研究的进展情况，彭桓武组织了一次调研。于敏在这次调研中，除了阅读文献外，又仔细地钻研了大物理学家费米的名著《原子核物理》一书。
1953年，于敏递交了一份完整的调研报告。从调研报告中可以看到，他对原子核模型、轻原子核能极、裂变、中子反应、β放射现象、γ放射现象都有了深入而系统的认识。彭桓武看完报告说：“真正钻进去了的只有于敏”。
1956年，于敏担任了原子核理论组组长。于敏在广泛地阅读核物理文献的基础上，还特别精读了梅耶（M. G. Mayer）和詹森（J. H. D.Jensen）合写的《原子核壳结构基本理论》。
梅耶是德裔美籍女物理学家，1963年她的壳模型理论获得了诺贝尔物理学奖。于敏在反反复复地研读梅耶的论文时发现，梅耶之所以能创立壳模型理论，除了她有坚实的物理基础和数学功底外，很重要的一点是她非常重视物理实验。她的壳模型理论正是在分析大量的物理实验的基础上建立起来的。
1961年1月12日，钱三强把于敏叫到他的办公室，非常严肃地对他说：“经所里研究，并报请上级批准，决定让你作为副组长领导和参加‘轻核理论组’参加氢弹理论的预先研究工作”。钱先生这次谈话，改变了于敏从事基础研究的夙愿，成为他终身奉献核武器研制的开始。于敏这个名字从此也从原子核理论研究领域“隐形”了。
1965年9月，理论部决定由于敏副主任率领13研究室的一部分研究人员到上海华东计算技术研究所出差，利用该所的J501计算机（运算速度为每秒5万次），完成加强型核航弹的优化设计任务。4个组的科研人员和为数不多的科研辅助人员共50多人参加此次任务。9月27日，队伍抵达上海。创造历史的“百日会战”开始了。
于敏在计算机房和宿舍里，埋头于输出纸带卷中仔细分析计算结果。他从众多的计算模型中挑出三个用不同核材料设计的模型，进行了深入细致的系统分析。于敏发现在加强型原子弹中，聚变材料虽然能起到加强原子弹威力的作用，但对于加强弹中聚变材料自持燃烧，这种加强作用是远远不够的：“这不是个量变到质变可以解决的问题，因为技术途径不对”。
10月13日，于敏开始了他在上海持续约两周的一系列报告的第一讲。他从炸药起爆开始，将加强弹的全过程分为原子阶段、热核爆震阶段和尾燃阶段，并对其中每一阶段进行分析。通过这样的学术报告，大家对加强弹的物理过程有了进一步的认识。
10月29日晚饭后，于敏和研究室副主任蔡少辉在住地附近田间小道上散步，以得到短暂的身心放松。当他俩谈到应如何创造条件让热核材料充分燃烧时，于敏直截了当地谈到加强型核装置的构形不利于热核材料的压缩和燃烧。接着，于敏向蔡少辉详细地谈了他几天几夜以来苦苦思索出的想法。蔡少辉被于敏的崭新思维所吸引，也被于敏所列举的无可辩驳的论据所折服，并马上说：“那我们就马上动手干吧！”
回到住处后，蔡少辉立即向研究室主任孙和生讲了于敏的想法。孙和生听后表示十分支持。当即找到物理小组的副组长孟昭利一起商量落实。新模型试算结果，当量和聚变燃耗果然大幅度提高，达到了自持“点火”燃烧。兴奋之余，临时又加算了一个材料比例不同的模型。结果也不坏。隔天，另一个模型的计算也取得了完美的结果。至此，两类共三个模型的计算结果表明，只要能驾驭原子弹的能量，我们就能设计出百万吨级的氢弹！