1935年6月25日，吴天一出生于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州一个塔吉克族知识分子家庭，取名依斯玛义·赛里木江，后随父母去南京生活了9年，于是，他有了汉文名字吴天一。
1951年至1956年，在中国医科大学医疗系学习，毕业后获得学士学位。
1957年1月至1958年9月，在中国人民志愿军512医院（朝鲜平壤）工作。
1958年9月至1970年10月，在解放军516医院工作。
1970年11月至1978年12月，在青海西宁第一人民医院担任内科主任。
1979年1月至1983年2月，在青海高原心脏病研究所担任副所长。
1984年1月至2010年3月，在青海高原医学科学研究所（院）先后担任副所长、所长、院长。
2001年，当选为中国工程院院士（医药卫生学部）。
2010年3月，在青海高原医学科学研究所（院）工作。
2019年，被聘为中国医学科学院学部委员。
2021年6月29日，中共中央授予吴天一“七一勋章”。
主要成就
1963年，吴天一在中国首次综述报告了高原肺水肿。
1965年，吴天一在中国国内报道了“成人高原性心脏病”并指出肺动脉高压是根本病理机制。
1979年，吴天一报道了青藏高原最常见的慢性高原病类型“高原红细胞增多症”的概念。
吴天一在人类高原适应学科领域，开拓了“藏族适应生理学”研究，并从整体、器官、细胞和分子几个水平上，提出了藏族已获得了“最佳高原适应性”的论点，这是长期“自然选择”遗传适应的结果，为人类低氧适应建立起一个理想的生物学模式；吴天一对发生在青藏高原的各型急、慢性高原病从流行病学、病理生理学和临床学作了较系统的研究，吴天一所提出的慢性高山病量化诊断标准被国际高山医学协会接纳为国际标准并命名为“青海标准”并于2005年在国际上统一应用；吴天一在青藏铁路修建期间，作为铁道部高原医学专家组组长制定了一系列劳动保护和高原病防治措施，对保证五年14万筑路大军高原病零死亡起到了重要作用。
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