钱三强出生在浙江绍兴的一个书香世家，不满4岁就开始天天站在祖父的书桌前认字背书。他的父亲是钱玄同，青年时代留学日本早稻田大学师范学习。回国后，先在一些著名的中学任国文教员，后到北京担任北京高等师范学校和北京大学教授，是我国近代著名语言文字学家。他由于接受了章太炎、秋瑾等革命党人的思想影响，竭力主张推翻清朝统治。随后他又与陈独秀、李大钊、严复、胡适等一批有进步思想的教授一起，投入了新文化运动，是进步刊物《新青年》的积极支持者和轮流编辑。
在这样的家庭环境中成长起来的钱三强，从小就接受了良好的教育和进步思想的熏陶。为培养钱三强，在他7岁时，父亲送他进了由蔡元培、李石曾、沈尹默等北京大学教授们创办的子弟学校——孔德学校（孔德是法国哲学家的姓）。
孔德学校是一所开明的新式学校。学校除抓德、智、体三育外，还强调美育与劳动，对音乐、图画、劳作课也很重视。而且孔德学校师资力量较强、阵容整齐，老师们的水平足以胜任高中教学工作。可以说，钱三强童年时代得到的教育条件，是得天独厚的。
钱三强在这样的环境中，接受老师的教育，通过自己的努力，逐渐成为一个兴趣广泛的学生，对音乐、体育、美术，钱三强都有两下。刚进初中，年方13岁，就成了班上“山猫”篮球队的队员，在比赛中，他的拼搏精神和集体意识得到了同学们的一致好评。
一次，一个体质不如钱三强的比较瘦弱的同学给钱三强写信，信中自称“大弱”，而称当时还叫“秉穹”的他为“三强”。这封孩子们之间互称绰号的调皮信，恰巧被秉穹的父亲钱玄同看见了。
“你的同学为什么叫你‘三强’呀？”钱玄同风趣地问道。
“他叫我‘三强’，是因为我排行老三，喜欢运动，身体强壮，故就称我为 ‘三强’。”秉穹认真地回答了父亲的询问。
钱玄同先生一听，连声叫好。他说：“我看这个名字起得好，但不能光是身体强壮，‘三强’还可以解释为立志争取德、智、体都进步。”
在父亲钱玄同的肯定下，从此以后，“钱秉穹”就正式改名为“钱三强”了。
1929年，钱三强在父亲的支持下考入了北京大学理科预科，同时还听本科的课程。吴有训教授的近代物理学、萨本栋教授的电磁学吸引着钱三强。两位学者的博学及严谨的治学精神也深深教育着钱三强。
科学的发展，给变化万千的世界增添了色彩。三强决定学习物理，报考了清华大学物理系，求读在吴有训教授门下。清华大学享誉国内外，培养出一代代优秀学子、国家的栋材。校内充满浓厚的学术空气，教学严谨，学风端正，激励着三强以顽强的精神，刻苦攻读。他以吴有训教授的作风为楷模，吴教授严谨的治学精神与教学方法滋润着三强的心田。
1936年钱三强以毕业论文90分的优异成绩毕业。经吴有训教授的推荐，钱三强大学毕业后，便到北平研究院物理研究所著名的物理学家严济慈所长的手下作一名助理员，从事分子光谱方面的研究工作。钱三强能在这样的高师手下工作，心中感到无比欣慰。
刚刚开始工作，严老师交给他做一些服务性的工作和管理图书。钱三强不因工作的繁杂细小而敷衍了事，而是认真完成老师交给的每项工作，把图书馆管理得井井有序，受到大家称赞。人家照相，他就帮助冲洗、放大，还用照相底版做分析研究工作。渐渐地钱三强能够独立地、熟练地进行照相底片的分析，并掌握了照相技术。
一个周末的下午，同学们都离开了实验室，只剩下钱三强一个人留在那里做分子光带分析。从南京开会回来的严老师进了实验室，看钱三强仍在聚经会神地工作，又看了看分析的数据结果，与国外的资料数据大致相同，心中无比高兴。他更加喜欢这位年轻人了。
一天，钱三强在图书馆查资料，严教授匆匆走来对他说：“你会法语吗？”钱三强说：“初中学过。”“还记得吗？”“忘了不少，查查字典能查资料。”
“那好，我考考你。”严教授说着，便从书架上拿出一本法文杂志：“你念一段，再翻译过来。”钱三强按着老师的话去做了。严老师很满意地说：“还行嘛。”这时才告诉他：“中法教育基金会，要招考公费留学生，你把手中的工作整理一下，用主要精力准备迎接考试吧！”
钱三强万万没有想到会有这个好机会，他从心里感激自己的老师。时间紧迫，10年没有读的法语，要尽快捡起。钱三强下定决心，要克服困难，认真地准备应考。考试完不久，严老师兴致勃勃地告诉他：“你考取了，考得不错。”
钱三强收拾行李，就要离开生他养他的土地，就要离开重病在身的父亲，离开关心他抚育他的老师，他依依不舍。卢沟桥事变爆发，国难当头，又增加了他心头的沉重。他犹豫不决，不忍离开自己的故土。父亲忍着离别的痛苦劝导他：“这是一次难得的学习机会，你学的东西会对祖国有用。报效祖国，造福社会，路程远得很哩！男儿立志，不能只顾近忧啊！”
1937年8月的一天，一艘远洋客轮载着钱三强，离开了上海港，驶向了波涛汹涌的大海。
人的一生有几个11年？然而，钱三强的这11年，是收获巨大的11年，是决定他一生的11年，也是他难忘的11年。
1937年9月，钱三强在导师严济慈教授的引荐下，来到巴黎大学镭学研究所居里实验室攻读博士学位。该实验室是居里夫人创建的，居里夫人逝世后，由锕的发现者德比爱纳教授任主任。但是实际上是居里夫人的大女儿伊莱纳主持。
伊莱纳·约里奥—居里夫人就是钱三强的导师。伊莱纳像她的慈母居里夫人一样，潜心于科学研究，
忘我勤奋，作风严谨，品格高尚，待人谦和、热忱。在这样一个导师的教导下学习，的确是一个难得的好机会。 钱三强的住处距实验室较远。每天，天蒙蒙亮，钱三强就起床，匆匆吃点东西，赶乘地铁，到实验室，一直很晚才回住处。每天坚持十几个小时的工作学习，钱三强并不觉得辛苦与单调，反而感到特别的充实愉快。
钱三强在实验室里主要是做“物理”工作，而放射源是要用化学方法制备的。因此，他很希望兼作“化学”工作。
一天，约里奥—居里夫人问钱三强：“钱先生，那位化学师你不是认识吗？如果你回国做放射源，就需要学会‘化学’工作，你就去和她学学吧！”
钱三强心里十分高兴，他想导师为我想得多么周到！于是欣然答应了。
化学师葛勤黛夫人是一位有名望的科学技术专家。她放手让钱三强独立做钋的放射源。钱三强一丝不苟仿效着化学师的方法开始工作。化学师每隔一段时间便过来询问指导。接着，又连续让他做了4个放射样品。做完后，化学师帮助钱三强测完放射源的强度，并告诉钱三强：“成了，3个基本一样，1个略微差一点，但在允许误差范围内。”
化学师的评价，对钱三强的工作做了肯定。而他的勤奋与好学，又赢得了化学师和同伴们的信任，同时也使他获得了真诚的合作。这一来就大大拓宽了他的科学研究领域。不久，他写出30多篇科研论文。
为了使钱三强有更多的学习机会，约里奥—居里夫人又提议，让钱三强到其丈夫约里奥先生主持的法兰西学院的原子核化学研究所学习，并允许他一段时间在这里工作，一段时间到那里工作。
在约里奥先生实验室工作，不仅向先生学到科学技术，还学到他的科学思想、科学道德。这使钱三强受益终生。
1939年1月的一天，约里奥教授让钱三强看一张照片，原来这是一张用云雾室拍下的铀受中子轰击后产生裂变的碎片的照片。这是当时第一张直接显示裂变现象的照片，是十分珍贵的。
不久，约里奥—居里夫人又邀请钱三强和她合作证明核裂变理论。在两位导师的指导下，钱三强很快完成了博士论文——《α粒子与质子的碰撞》。
1940年钱三强获得了法国国家博士学位。
钱三强是幸运者，能在两位世界第一流科学家的教诲下学习、工作，使他很快进入了科学研究的前沿，还使他亲眼目睹了人类一次伟大的科学发现——核裂变。
1946年春，钱三强与他的同行合作，经过反复实验，终于发现了铀核的三分裂和四分裂。这一发现不仅反映了铀核特点，而且使人类能进一步探讨核裂变的普遍性。导师约里奥骄傲地说：“这是第二次世界大战后，他的实验室的第一个重要的工作。”为此，1946年底，钱三强荣获法国科学院亨利·德巴微物理学奖。1947年升任法国国家科学研究中心研究导师。
1940年，钱三强取得了法国国家博士学位，又继续跟随第二代居里夫妇当助手。1946年，他与同一学科的才女何泽慧结婚。夫妻二人在研究铀核三裂变中取得了突破性成果，被导师约里奥向世界科学界推荐。不少西方国家的报纸刊物刊登了此事，并称赞“他们发现了原子核新分裂法”。同年，法国科学院还向钱三强颁发了物理学奖。
1948年夏天，钱三强怀着迎接解放的心情，回到战乱中的祖国。他回国不久就遇到1949年1月的北平和平解放，他在兴奋中骑着自行车赶到长安街汇入欢庆的人群。随后，北平军管会主任叶剑英派人找到他，希望他随解放区的代表团赴法国出席保卫世界和平大会。中共中央还在极其困难的情况下拨出5万美元，要他帮助订购有关原子能方面的仪器和资料。看到共产党的领导人在新中国尚未建立时就有这种发展科学事业的远见，钱三强激动得热泪盈眶。从国外归来后，他于开国大典当天还应邀登上了天安门。