1935年6月25日，吳天一出生于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁地區(qū)的一個塔吉克族知識分子家庭，原籍新疆維吾爾自治區(qū)塔什庫爾干。

1951年，考入中國醫(yī)科大學(xué)。

1956年，畢業(yè)于中國醫(yī)科大學(xué)，畢業(yè)后吳天一與妻子隨中國人民志愿軍到朝鮮平壤醫(yī)院工作了兩年。

1958年，吳天一夫婦倆響應(yīng)黨中央支援大西北的號召來到青海，扎根高原。

1991年，青海省高原醫(yī)學(xué)研究所建成了全國最大的高低壓氧艙，吳天一成為第一個模擬試驗者。

2001年，當(dāng)選為中國工程院院士，他成為青海省地方科研院所里走出來的第一位中國工程院院士，同時也是塔吉克族的第一位院士。

2017年11月9日，獲得第六屆全國道德模范提名獎 ^[2]  。

吳天一在人類高原適應(yīng)學(xué)科領(lǐng)域，開拓了"藏族適應(yīng)生理學(xué)"研究，通過對不同海拔和不同群體的大量對比，提出了機體對高原低氧適應(yīng)依靠器官水平功能適應(yīng)和細胞水平組織適應(yīng)兩種途徑的論點。并從整體、器官、細胞和分子幾個水平上，證明藏族對高原的適應(yīng)與其它群體（如移居漢族及南美印第安人）有著差別，藏族具有最完善的氧傳送系統(tǒng)和最有效的氧利用系統(tǒng)，這是長期"自然選擇"遺傳適應(yīng)的結(jié)果，為人類低氧適應(yīng)建立起一個理想的生物學(xué)模式，引起國際高度關(guān)注。在國內(nèi)首次組織國際阿尼瑪卿山學(xué)術(shù)登山隊，獲取大量高山生理學(xué)資料，獲得國際貢獻獎。對發(fā)生在青藏高原的各型急、慢性高原病從流行病學(xué)、病理生理學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)作了較系統(tǒng)的研究。在國際上首先證實青藏高原存在Monge病。所提出的慢性高山病量化診斷標(biāo)準被接納為ISMM國際標(biāo)準。提出了符合中國高原實情的高原病防治措施，取得良好實效。 ^[3] 

1980年，為了全面掌握各種急慢性高原病，吳天一帶隊深入高海拔牧區(qū)調(diào)查牧民體質(zhì)特征。從此，吳天一12年的科研工作都是在風(fēng)雪嚴寒的高海拔缺氧環(huán)境中進行的。

牧民們散居，戶與戶之間離得很遠，從這家?guī)づ竦侥羌規(guī)づ?，調(diào)查隊員常常要騎馬走上好幾十里地，在忍受高寒缺氧的同時，也要消耗大量體力。青藏高原夜晚的氣溫能達到零下30多攝氏度。吳天一和隊員們住在單薄的帳房里，數(shù)日不能洗臉，煮熟的羊肉凍成冰坨子，用刀割下就著冰碴吃，渴了，就到牧民家討碗茶喝。

為研究青藏高原藏族人群“高原低氧適應(yīng)生理特征”這一主攻課題，精通英語、俄語、塔吉克語、漢語的吳天一，還學(xué)會了藏語。20多年的科研工作，吳天一走遍了青海、西藏、甘肅、四川4省區(qū)的大部分高海拔地區(qū)，診治過上萬名牧民群眾，整理了大量的臨床資料。藏族牧民親切地稱他為“馬背上的好曼巴(好醫(yī)生)”。

2001年，青藏鐵路開建，高寒缺氧對鐵路建設(shè)者的身體健康是一個嚴峻的考驗，這是建設(shè)高原鐵路的一大世界性難題，對高原醫(yī)學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。

吳天一多年的研究成果被立即運用于拯治青藏鐵路建設(shè)者中的高原疾病上，他和同事們共同研制的抗缺氧藥物、保健品發(fā)揮了作用，他主導(dǎo)開設(shè)的高原病科也為西進的建設(shè)者們提供了完善的搶救治療環(huán)境，他撰寫的《高原保健手冊》和《高原疾病預(yù)防常識》被送到最前沿的施工者手中。他參與指導(dǎo)下，青藏鐵路建設(shè)工程沿線建立了三級醫(yī)療機構(gòu)，五年建設(shè)期間未發(fā)生一例因高原病死亡，創(chuàng)造了高原醫(yī)學(xué)史上的奇跡。

親臨工地指導(dǎo)科學(xué)施工，他的汗水也滲進入一個個工程奇跡。原青藏鐵路中鐵二十局工地醫(yī)院院長丁守全說，風(fēng)火山隧道海拔4905米，沒有吳天一，我們就不可能創(chuàng)新式地采取科學(xué)舉措，解決施工人員缺氧難題，打通這一世界第一高隧就不可能如此順利。

今天，坐在青藏鐵路的列車上，一本吳天一主編的《青藏之旅健康行》又讓廣大旅游者在進入高原之前對自己身體有了科學(xué)了解和充分自信。 ^[4] 

吳天一主編和參與編著高原醫(yī)學(xué)專著5冊。主要論文發(fā)表于High Alt.Med.& Biol.J.Appl,Physiol等雜志。榮獲國家科技進步獎特等獎。

中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會第五屆全國委員。

吳天一對青藏鐵路建設(shè)中“高原病零死亡”紀錄做出了杰出的貢獻。