1937年，黃祖洽從湘潭壹中畢業後，回到長沙上中學。暑假，我聽從父親的命令，去南京上了中央大學附屬五年制中學。因為“七七事變”，尚未入學的不得不離開寧，回到長沙，就讀於江西九江中學。
1943高中畢業後，按照江西省教育廳的規定，畢業前到贛縣夏令營軍訓壹個月。夏令營集訓期間，中正大學、廣西大學、廈門大學聯合在營招生，黃祖剛參加考試被錄取。
1944考入國立西南聯大物理系。
1948畢業，找不到工作，在王竹溪的建議下，我報考了剛回國的錢三強在清華大學任教的研究生。進入清華研究院後，黃祖洽先是跟隨錢三強學習核乳膠，壹年後又跟隨彭煥武學習理論物理。
1950碩士畢業後，黃祖洽離開清華校園，被分配到中國科學院近代物理研究所理論室工作。
1953年初，根據錢三強的部署，黃祖洽開始從事核反應堆的理論研究，並擔任理論部副主任。副主任鄧稼先、於敏等人負責最基礎、最關鍵的方程推導和設計工作。
1955年，黃祖洽隨“熱工實習組”出訪蘇聯。期間，他用兩種方法計算臨界尺寸，發現臨界尺寸可以放56個零件，但蘇聯原設計書給出的數據是63個，高出10%以上。1958年，在我國實際反應堆的臨界啟動過程中，發現黃祖洽的“56”臨界尺寸結論是正確的。
1960年，黃祖洽被任命為“輕核理論組”組長，率先開展了氫彈的理論預研。為了加強原子彈氫彈預研工作的聯系，他接受了安排，把自己壹半的時間分出來在核武器研究所兼職。因此，黃祖洽成為中國唯壹同時參與氫彈和原子彈研究的工作人員。
1965年與“輕核理論”組壹起調到核工業部第九研究所理論部任副所長(後改為北京第九研究所副所長)，參與氫彈理論突破，領導部分型號氫彈的理論設計。
1969年，黃祖洽領導設計了新型氫彈後，被送到河南上蔡縣五七幹校“學習改造”。
1980當選中國科學院院士。
1980，“兩彈壹星”研究工作基本取得突破。黃祖被調到北京師範大學低能核物理研究所任教授兼所長，4年後被任命為名譽所長。
1981年被聘為國務院學位委員會學科評估組成員。
1983至今任《物理學報》及其海外版主編。
作為《原子彈氫彈設計原理中的物理力學數學問題》的主要作者之壹，獲得國家自然科學獎壹等獎1985。
作為《中子和稀釋氣體的非平衡輸運和弛豫過程》的第壹作者，獲國家教委科技進步壹等獎1991。
1996，獲賀亮合力科技進步獎。
2000年後，先後被評為“北京市師德先進個人”、“北京市優秀黨員”。
2011年9月7日淩晨3點，黃祖洽去世，享年90歲。