1931年12月25日，田波出生于山东省桓台县.
1950年，考入由北京大学农学院、清华大学农学院和华北大学农学院合并的北京农业大学（现中国农业大学），攻读植物病理学。
1954年，毕业后被分配到中国科学院微生物研究所病毒学研究室工作。
1962年，晋升为中国科学院微生物研究所助理研究员。
1979年，晋升为中国科学院微生物研究所副研究员。
1980年，开展亚病毒研究。
1981年，到澳大利亚阿德雷德大学植物病理系做访问学者。
1986年，到德国杜赛尔多夫大学做访问学者；同年，晋升为中国科学院微生物研究所研究员。
1989年，涉足医学病毒。
1990年，到美国马里兰大学和维斯康辛大学做访问学者。
1991年，当选为中国科学院院士。
1993年，到英国苏格兰作物所和JohnInnes研究中心做访问学者。
2001年—2015年12月，受聘于武汉大学生命科学学院。
2019年12月15日，因病医治无效，在北京逝世，享年88岁。
田波致力于分子病毒学和分子免疫学研究，主要从事HBV T-细胞分子免疫及囊膜病毒融合机制和融合抑制剂的研究。
1954年起，他研究病毒与高温对马铃薯花叶型退化的作用，发现病毒感染后在低温条件下马铃薯产生耐病性而不发生退化，阐明了花叶病毒、高温条件与马铃薯花叶型退化中的相互作用。提出的无病毒种薯生产方案，在中国广泛应用。
1983年，他提出了转基因核酶对核内复制的病原更能发挥作用的设想，系统研究了病毒卫星核糖核酸防治其辅助病毒病害的机理，提出了卫星核糖核酸干扰致病的外壳蛋白进入叶绿体的假说，并提供了核酶能够在转基因马铃薯中完全抑制核内复制的类病毒的第一个例证，用所设计的切割马铃薯类病毒RNA的核酶基因转化马铃薯，可阻断类病毒复制，获得抗病马铃薯。开辟了核酶应用的新途径，其技术转让给日本一家公司。其研究成果被国际著名教科书《植物病毒学》（R.E.F.Mattews著，第3版，1991年出版）引用。
1984年，田波在中国首次发现牛蒡矮化类病毒（BSV），得到德国类病毒专家的承认，并被列入国际类病毒名单。对牛蒡矮化类病毒RNA所采取的检测和诊断技术达到了国际先进水平。
1986年后，田波构建了抗水稻条纹和水稻矮缩病毒转基因水稻，并发现其抗性基因有沉默现象。从九肽库中筛选到一种在细胞系中抑制草鱼出血病病毒复制的特异多肽。
1989年，涉足医学病毒，在乙肝病毒感染的肝癌组织中发现抗原肽与热激蛋白gp96的复合物，证明gp96及其N端蛋白有佐剂功能，促进树突状细胞成熟，增强细胞和体液免疫。研究了SARS和HIV等病毒融合蛋白的7肽重复序列与细胞融合的分子机制，设计了一种三螺旋蛋白高抗艾滋病病毒。
20世纪90年代，他转向医学病毒学研究，范围涉及乙型肝炎病毒、艾滋病毒、SARS冠状病毒等，首次从由乙肝病毒引起的肝癌癌组织中发现热激蛋白GP96与病毒抗原肽复合物，为研发治疗慢性乙肝和肝癌的药物提供了新策略。
在21世纪初，他研究了SARS和艾滋等病毒融合蛋白的7肽重复序列与细胞融合的分子机制，设计一种三螺旋蛋白（HR212）高抗艾滋病毒。
2003年，SARS肆虐期间，田波率领科研骨干日以继夜不断奋战，终于向全世界宣布，他们找到了能够抑制SARS病毒与细胞融合的多肽，有望开发出抗击SARS病毒的药物。
据2019年12月19日中国科学院微生物研究所网站显示，田波获得多项学术荣誉和奖励，包括两次国家自然科学与科技进步奖，五次中国科学院自然科学和科技进步奖，三次省部级科学与技术进步奖等。
1988年，获国家“有突出贡献的中青年专家”称号。
1988年，当选美国植物病理学会Ruth Allen奖的侯选人。
1999年，获何梁何利科学与技术进步奖。
1999年，当选亚裔著名科学家。
