郭永懷，1909年出生于山東榮成縣一個農民家庭。他從小放牛拾柴，因家境貧寒9歲才上學，先后在石島鎮明德小學、青島大學附中就讀。他成績一直拔尖，受到校方特殊對待和獎勵，初中畢業后考上了南開大學預科理工班。一個農民的孩子能夠走上這樣一條道路，在當時社會極為罕見，因此他特別珍惜學習的機會，于1933年又考入北京大學物理系。畢業后，他被著名光學專家饒毓泰留作助手和研究生。

　　1937年，盧溝橋炮聲響起后，郭永懷與北大師生們一起南遷，歷盡艱苦跋涉到達昆明，在新建的西南聯大改學航空工程。1939年，他考上了中英“庚子賠款”留學生。在上海登船前，他發現領到的護照竟是由日本政府所簽發，怒不可遏，毅然放棄這次機會。八個月后，郭永懷接到加拿大的留學通知，進入多倫多大學。他只用半年就取得了數學碩士學位，接著便選擇了空氣動力學的一個重要理論問題作為博士論文題目。因導師認為這一課題難解，他去美國加州理工學院向航空大師馮·卡門請教，并與在那里學習的錢學森、錢偉長等結為好友。1945年，郭永懷獲得博士學位后，到美國康奈爾大學任教，不久就擔任了副教授、教授。

　　1956年，郭永懷沖破美國政府的阻撓，攜全家回到祖國。經先期回國的錢學森推薦，他擔任了中國科學院力學研究所副所長。郭永懷在回國后的12年間，一直追求進步，加入了中國共產黨，把稿酬作為黨費上交，并將從國外帶回的電動計算機、排風扇交給公家使用。

　　1960年，中央決定自行研制核武器后，105位科學家組成了一支特殊的科研群體。郭永懷擔任了九院的副院長，主管力學部分，并負責武器化的設計指導。1963年，他與科研隊伍遷往青海新建的基地，在惡劣自然條件下經常風餐露宿，解決了許多重要的動力難題，被戲稱為核研究領域的“三尊大菩薩”之一（另兩尊是理論、試驗部門的負責人）。

　　1964年10月和翌年5月，我國第一、第二枚原子彈先后爆炸試驗成功，周恩來、鄧小平專門為郭永懷等科學家擺了慶功宴。1965年以后，郭永懷在參與氫彈研制的同時，又參加了人造衛星的設計。與此同時，為了完成援外任務，他還擔任研制一種單兵肩扛式防空導彈的總設計師，只用了不到半年時間就奇跡般地制成了這種超低空的地空導彈。

　　1968年12月5日，郭永懷從青海試驗基地赴北京匯報。飛機降落時發生墜毀事故，他不幸遇難，時年59歲。同年12月25日，國家內務部追認他為革命烈士。