束星北先生于清光绪卅三年（农历丁未年八月二十四日，公元1907年10月1日），出生于江苏省江都县九帖洲开沙念四圩（即今扬州市广陵区头桥镇安帖村四圩组13号“束家老宅”）。
1913-1914年，束星北先生入故乡头桥安帖念四圩私塾读书，受其伯父同科秀才魏楚翘启蒙。
1916年，入江都县大桥镇小学读书。
1919-1921年9月，入泰州明德中学。
1924年7月，转入镇江润州中学高中部就读。9月，求学于杭州之江大学。
1925年9月，求学于济南齐鲁大学（现山东大学趵突泉校区）。
1926年4月，自费赴美留学，入堪萨斯州拜克大学物理系三年级。
1927年2月，转到旧金山加州大学学习；7月，经日本、朝鲜、莫斯科、华沙，去欧洲游历，在爱因斯坦任教的柏林大学威廉皇帝物理研究所当了一段时间研究助手。
1928年10月，入英国爱丁堡大学深造，师从理论物理学家E．T．惠特克（Whittaker）和C．G．达尔文（Darwiner）。
1930年1月，获硕士学位，随后到剑桥大学读研究生。
1930年9月，返美进麻省理工学院，师从D．J．思特罗克教授（Struik），任研究助教，并继续研究生学习。
1931年5月，再获理学硕士学位。
1931年9月回国探亲，是年与葛楚华女士结婚。
时值“九一八”事变，国难当头，束星北先生投笔从戎，于1932年1月受聘于南京中央军官学校，任物理教官。
1932年7月，因触犯蒋介石于离去南京中央军官学校；9月，受聘于浙江大学物理系任副教授。
1933年，研究广义相对论。
1935年7月，物理系全体师生因反对校长独断专行，离校；8月，束星北到上海任暨南大学教授兼数学系主任，并兼交通大学物理系教授。
1936年4月，竺可桢出任浙江大学校长后，聘请原物理系全体教师、技工回校，束星北也于1936年8月回浙江大学，翌年升为教授。
抗战期间，他随校到贵州遵义、湄潭。其间1944年10月-1945年9月，曾被借聘到重庆军令部技术室任技术顾问一年。
1945年春，领导研制成功中国首部雷达。8月，做《原子弹理论学术报告》。
1946年，随校复员回杭州，此后曾兼任齐鲁大学和之江大学教授。
1952年，因院系调整，到青岛山东大学物理系任教授，并转向大气动力学研究。当年，山东大学成立海洋系，物理系气象组转入海洋系，束星北任海洋系气象研究室主任。
1955年，在“肃反”运动中受停职审查，审查结论为没有反革命历史问题，公开宣布取消政治嫌疑。
1957年，在反右运动中又因对肃反中的错误做法提出坦率批评并提出遵守法制问题受到批判。
1958年10月，束星北被错定为“极右分子”和“历史反革命分子”，开除公职，“管制劳动”三年的处分。
1960年，束星北转到青岛医学院任教员，继续管制劳动。
1964年8月，向有关组织提出研究核武器要求。
1965年，撤消管制。同年，完成中国首部《狭义相对论》。
1978年5月，束星北被青岛海洋局第一海洋研究所聘为研究员，开展海洋物理研究。
1979年春，参加中国首枚洲际弹道导弹试验；同年，束星北得到彻底平反，完全恢复名誉。
1981年起，束星北先后当选为山东省和青岛市物理学会名誉理事长，中国海洋物理学会副理事长、名誉理事长。
1983年1月，任中国人民政治协商会议山东省第五届委员会委员。
1983年10月30日凌晨3时，束星北先生因患老慢支和肺心病，病逝于青岛。在他病重期间，觉得自己虽七十多岁，但大脑仍跟二三十岁一般，要求捐献出自己的遗体用于医学研究。束先生家属按其遗愿，向有关单位递交了“遗体捐赠申请书”，并完成了遗体交接工作。
这期间，青岛医学院各级领导班子都在“大换血”，束星北遗体就被遗忘了。半年以后，有人突然想起束星北，遣人去看时发现遗体已腐烂不堪。有关领导见遗体非但不能解剖，连标本价值也失掉了，便遣了两个学生将其送到医学院院后的“舍林子”里埋掉。去“舍林子”须走医学院的正门，这样一来就得绕一个很大的圈子，两个大学生在处理遗体时，为了省事，他们趁着没有人注意的功夫，就近将束星北的遗体草草地埋葬在学校篮球场旁边的双杠下面。
理论物理研究
1941年，束星北针对量子电磁场高次微扰计算中的发散困难，提出将发散上项切断（cut－off），继续计算下去，可得到原子能级的电磁场修正。这个想法接近贝特于1947年计算兰姆效应的观点，他对氦的电子能级计算得到与贝特相同的修正值。他认为测不准关系是基本原理，对于单粒子系统，测不准关系应该能直接给出体系的基态能量。根据这一观点，他成功地推导了谐振子、氢原子和类氢原子基态的能级，结果刊登于英国《哲学杂志》。
在电动力学中，麦克斯韦方程组既有一个推迟解，又有一个超前解，通常认为超前解不符合因果律而被舍弃。束星北却认为，如方程式数学上正确，就不应舍去合乎一般物理要求的解。经过钻研，他论证了当恰当注意边界条件时，这个超前解与推迟解等同，都不违反因果律，而通常在人们感兴趣的外向辐射的边界条件下，舍去超前解又是正确的。
抗战时期，在湄潭他同工人一起修好报废的发电机和冰箱各一台。他与实验室技师任仲英合作研制成功在铜铁上涂镍，获当时国家奖。1944年，因国防需要他主持雷达研制，探测地面约10公里远的目标获得成功。
1945年，J．A．惠勒（Wheeler）和R．P．费因曼（Feymann）曾把辐射的原因归因于吸收体的存在。束星北对此发表一篇文章，根据他对波动方程的超前解与推迟解等同的证明，论证了“吸收体的反作用”不存在，认为他们所说的“吸收体”无任何物理真实性。
1952年前，束星北在物理方面的研究工作，涉及相对论、量子力学、电动力学、统计力学等多个领域，其主要工作在广义相对论与量子力学方面。
1928年狄拉克提出电子的相对论运动方程，奠定了相对论性的量子力学基础。这一伟大理论立即引起了很大轰动。达尔文曾对狄拉克方程求得严格解。在这期间，束星北正好师从达尔文，还到狄拉克所在的剑桥大学学习，因而对狄拉克方程也曾有过很大兴趣。狄拉克方程提出后，许多学者曾就该方程的数学基础和表示形式的进一步完善进行了研究。束星北于1931年在麻省理工学院完成的硕士论文也是这方面工作的一个探索。他利用广义超复数系，通过对黎曼空间度规的线性化推导了一些黎曼几何中类似的结果，主要是在四维情况下写出了狄拉克方程，从而在狄拉克方程的数学基础和表现形式的进一步完善方面作了一些有意义的探索。束星北在该工作快结束时，看到R．A．福克（Fock）和D．伊凡宁柯（Iwanenko）做了类似工作。他们的基本思想相同，但处理方法不同。束星北所研究与应用的广义超复数系，其性质与克里福特群类似。20世纪80年代，克里福特群被引入量子场论的研究，受到广泛重视。束星北在狄拉克方程方面的工作是有创造性的，但写完论文即回国探亲，该工作没有再继续下去，这篇硕士论文也没有正式发表。
束星北是中国早期从事相对论研究的理论物理学家之一。爱因斯坦广义相对论的引力定律，开始时只得到球对称静力场的近似解，随后K．史瓦西（Schwarzschild）得到球对称静力场的精确解。20世纪30年代初，束星北曾试图推广到球对称的动力场，得到有质量辐射的近似解。
统一场论是爱因斯坦终身追求的广义相对论的基本问题。爱因斯坦引力场几何化的成功，立即导致用类似的纯几何概念来描述电磁场的愿望。H．韦尔（Weyl）、爱丁顿和爱因斯坦本人都曾经想通过对B．黎曼（Riemann）几何的修正，把用于引力场的广义相对论推广于电磁场，但都没有成功。1930年前后，束星北也试图探索引力场与电磁场的统一理论，考虑了引力场与电磁场的根本异同，他提出用质量密度r和虚数电荷密度s之和r is代替广义相对论中的能量－动量－张量中的质量密度r，从而导出一级近似的复数黎曼线元，实数部分正好代表引力场，虚数部分正好代表电磁场，并由之进一步推导出麦克斯韦方程组和洛仑兹作用力方程。这样得到的理论特别简单，而且使电荷、电流密度和电磁势之间的关系立即变得清楚明了。
1942年，浙江大学迁到湄潭后，他又开始探索任意参考系之间的相对性问题，试图放弃爱因斯坦的统一场论，由等效原理中的时空变化率，进入相对论，只承认洛仑兹变换，将普遍时空变成相对于运动质点的时空，而不是一个唯一的统一的时空。他曾用瞬时微分洛仑兹变换方法，得到任意相对运动的参考系之间的变换，电磁场张量在具有相对加速运动的参考系之间具有相对性：无论是电荷加速运动、观察者静止，还是电荷静止、观察者加速运动，所观察到的电磁场完全一样。
束星北所研究的都是相对论的基本问题。但由于这是一个尚未成熟的课题，更由于战争和其他因素影响，他的研究探索多次中断，未能继续深入下去。在他受到政治打击之后，他于1965年写成了《狭义相对论》书稿。
大气动力学研究
1952年院系调整，束星北到山东大学物理系时，正值第一个五年计划即将开始。面对国民经济发展的需要，束星北放弃相对论研究，决心献身气象科学。在他主持下的气象研究室，从开始只有几个人，发展成为20多人的研究室，1953—1954年，写出气象研究论著近10篇，从物理学角度对大气动力学作了理论探讨。
束星北认为气象研究是一门应用科学，他的工作不满足于理论推导，必须联系实际以验证，进而探讨用于天气预报的可行性与方式方法。
在气象研究中，对于干空气绝热运动一般视作等熵变化。从等熵运动中，束星北得出决定温度直减率七变化的因素有：空气压力变化、水平辐合和冷暖平流切变等三种。理论上比S．彼得逊（Petterssen）和B．赫尔维茨（Haurwitz）等所得结果更完善。在大气骚动和空气运动学方面，束星北得到的波速方程比C．G．罗思必（Rossby）的结果在形式上更为广泛，理论上较为完整。他还从大气骚动导出温压结构的槽脊方位和倾度关系，提出倾向与强度相互消长变化等结论，有助于对西风波的认识。束星北在“高空变压计算法的建议”中导出的高空变压公式与罗思必的公式大致相同，而理论上更严格些。关于基培尔学说，束星北曾发表两篇文章，为基培尔的假设提供了理论依据，并从基本假设出发导出预报方程，避免了基培尔学说中不合理的设想和简化。
动力海洋学研究
1980年春，在动力海洋学习班上，他与中国科学院声学研究所汪德昭所长共同倡导，在中国近海开展海洋内波的观察研究，在海洋研究所组建了由他领导的海洋内波研究组进行内波理论的探索研究和现场观察。为此，展开了测温链的研制，1981年完成了由12个铂电阻探头构成以单板机控制、取样、记录的测温链，并在黄海进行了内波测量试验。接着又开始研究16个热敏电阻探头构成的微机控制、取样、记录的测温链。
1978年，为航天工业部计算了洲际导弹弹头接收和打捞的最佳时限，确认在3分钟内可以立即打捞。
1984年，他所创建的内波研究组研制成了第二代热敏电阻测温链，并用于海洋内波的正式现场测量。
1985年发表了由他的学生执笔，以他为第一作者的两篇有关海洋内波的论文。这些虽是初步的工作，然而是中国海洋学界公开发表的有关海洋内波的最早的研究论文。
在青岛医学院劳动期间，他仍然坚持不懈地钻研科学，做了大量技术工作，修好和研制了一批当时国内难以修理的精密电子仪器。1972年底完成了中国科学院委托的冲击功对金属胶粘剂的破坏因素研究。
执教经历束星北在浙江大学任教19年，教过理论力学、理论物理、量子力学、热力学、电磁学、无线电、狭义相对论、广义相对论、物理讨论乙（与王淦昌合开）等课程。他着重讲透物理学的基本概念和基本原理，凡领受过他的理论启蒙的学生，都会经历到理解了一个基本原理的真谛时那种豁然顿悟的乐趣，欣赏到理论思维的威力和自然界奇妙的统一性。
1942年暑假，他在湄潭专门组织了群论讨论班，讲韦尔的《群论》，重点是讲在原子光谱和核谱方面的应用。这在中国内地是比较早的介绍。
1952年束星北到山东大学物理系，除讲授物理课程外，还主动要求参加普通物理教研组，亲自辅导提高该组教师水平，对物理系教学质量的提高起了很好的作用。
在青岛医学院期间，束星北精神上、生活上极其痛苦与艰难，为提高青年教师数理基础，他仍非常认真、尽心尽力地讲授电动力学、傅里叶级数、普通物理学、微分方程、矩阵、医学生物统计等课程。
束老师在曾荣书记的支持下在海洋局一所开办了海洋动力学进修班，培养了28名学员，并开展了以实测为基础的海洋内波研究，取得了重大成绩。束老师培养的这些学员都成为了国家海洋研究的支柱力量，在海洋学研究中作出重大贡献。
教学方法
束星北讲课从不照本宣读，不作面面俱到的讲解。但对根本性原理却不厌其烦地从日常所见的自然现象出发，以各种生动的实例，从不同侧面深入浅出地反复论证，使学生一通百通地理解、掌握、运用基本原理概念。
束星北讲基本原理和重大发现时，几乎都按认识演变的历史，从黑体辐射到量子力学，从以太到相对论等等，讲清讲透。在历史地阐明和论证完毕物理学的一个基本原理或定理之后，他总爱说“物理学是逼上梁山的”，以形容人们认识物理规律的过程。
束星北特别着重引导学生抓住物理学的一些本质问题：在讲量子力学时，他强调统计性和测不准关系，用大量事例着重阐明测不准关系原理；在讲狭义相对论时，他特别强调相对论的核心问题是同时性问题，在狭义相对论中，同时性只有相对的意义，只有时空的点才是绝对的；在讨论经典统计物理时，他强调指出统计物理的核心问题是玻耳兹曼的H定理。
束星北注重培养学生的独立思考能力。他要求学生对学过的东西一定要消化，不赞成死记硬背。他经常讲应该吸收那些对的部分，摈弃那些错的部分，反对盲目引述文献和专家权威的话，认为如果不变成自己的东西，即使说对了也无用。他所出试题相当部分要求灵活运用讲授内容，靠死记硬背是答不出来的。
著名学生
束星北在浙大的学生中有诺贝尔奖得主李政道，2013年度国家最高科学技术奖获得者程开甲，还有李文铸、李寿枬、许良英和周志成等学界名人。
“中国曾有过这样一位科学家，是中华民族的自豪。”（国家海洋局局长孙志辉）
“束星北先生是一位十分严谨的科学家。”“星北的一生是伟大的，做了许多重要的成果。虽经坎坷，仍能为国家、为人民做出这么多的贡献，是值得后人学习的。”“束星北教授，天资聪明，曾做爱因斯坦的助教，我为了研究场论物理，曾向他学习过场论数学。”（中国核科学的奠基人和开拓者之一、中国科学院院士、“两弹一星功勋奖章”获得者王淦昌）
父亲决不是什么“天才”，他是通过勤奋获得成绩的。（束星北之子束庆星）
束星北老师的启蒙，吴大猷老师的教育及栽培和费米老师的正规专业锻炼都直接地影响和造成我以后的工作和成果。我的一生和他们对我的影响是分不开的。而我最早接受的启蒙光源就是来自束星北老师。（美国哥伦比亚大学教授、美国科学院院士、中国科学院外籍院士、1957年诺贝尔物理奖获得者李政道）
“治学严谨、一丝不苟的科学态度。”“对于物理学基本原理，理解十分深透，因而非常坚定，一丝不苟的按原理来考虑问题。”“束星北先生为人，刚直不阿。”（中科院两院院士、两弹一星功勋科学家程开甲）
“束星北是我国早期一位杰出的理论物理学家和教育家。他的一生是孜孜追求真理，辛勤耕耘播种的一生，他秉性耿直，坎坷一生。他是一位有真才实学的才华横溢的爱国的科学家。”（中国原子能科学研究院研究员李寿枬）
束星北老师平易近人，上起课来有独特风格，上课时既没有指定教材，也没有讲课笔记，讲起课来深入浅出，引人入胜，以通常的物理事例为例证，逐步讲述物理概念艰深的物理原理和很多物理难点，经束老师一讲，往往豁然开朗，令人感到听束老师讲课真是一种享受，在不知不觉中受到了物理科学的薰陶，获得了物理知识的升华，培养出对物理科学的热爱。（原浙江大学副校长李文铸）
束星北老师是对我的教学和科研工作有深刻而长远影响的一位老师。回忆起来，他的音容笑貌，如在目前，深刻的教诲，终生难忘。（原中科院学部委员、北京大学技术物理系主任胡济民）
束先生就是一位有哲学头脑的物理学家，他把亲身体会贯穿在课堂教学中，把我们这些初学物理的大学生，一步步地领上了较正确的道路。（原中国大百科全书出版社副总编辑周志成）
他为人正直，不摆架子，待人真诚，是非常好相处的一位教授。（杭州大学物理系教授朱福炘）
凡与束星北共过事，受过他教益的人对他的学术思想和治学态度无不留下深刻的印象。他虔诚好学，思想敏锐，理解深刻，好穷根究源。（青岛海洋大学物理系主任于良）
