Родился 30 декабря 1902 года в городе Симский Завод на Южном Урале в семье землемера. В 1912 году семья переехала в Крым, в Симферополь. Гимназию окончил в самый тяжелый год Гражданской войны, когда власть в Крыму переходила из рук в руки. В январе 1918 года, например, в Симферополе утвердились большевики, в апреле пришли немцы. В ноябре немцев сменили войска Антанты, а весной 1919 года – опять советская власть. Осенью же Крым захватили белые.
В 1920 году Курчатов поступил на физико-математический факультет Таврического университета. С учителями ему повезло. В Симферополе оказалось много известных ученых, в тот момент не имевших возможности вернуться в Москву или в Петроград. В университете работали математик Н. М. Крылов, физики-теоретики И. Е. Тамм и Я. И. Френкель, химик и металловед А. А. Байков, профессора Л. А. Вишневский, Н. С. Кошляков, М. Л. Франк. А возглавлял университет академик В. И. Вернадский. Не имея никакой материальной поддержки, Курчатов брался за любую работу – лишь бы помочь семье, прокормить себя. Был сторожем, воспитателем в детском доме, нарядчиком в автомобильном гараже, пилил дрова. Тем не менее, благодаря своему упорству, четырехлетний университетский курс Курчатов прошел за три года.
Защитив диплом («Теория гравитационного элемента»), Курчатов уехал в Баку. Там он начал работать ассистентом при кафедре физики Азербайджанского политехнического института, но работа ему не понравилась. В 1925 году он уехал в Петроград, где поступил на должность научного сотрудника 1-го разряда в недавно созданный академиком Иоффе Физико-технический институт.
Поселился Курчатов на улице Красных Зорь, как раз к тому времени описанной в знаменитом романе Алексея Толстого. Именно здесь однажды появилось объявление – простой серой листок, прибитый к облупленной стене пустынного дома: «Инженер М. С. Лось приглашает желающих лететь с ним 18 августа на планету Марс явиться для личных переговоров от 6 до 8 вечера».
В Физико-техническом институте долгие колебания Курчатова, – чем, собственно, заниматься? – закончились. Он попал в руки академика Иоффе. Да и молодые сотрудники, окружавшие Курчатова, оказались людьми уверенными – А. П. Александров, Я. И. Френкель, Л. А. Арцимович, Л. Д. Ландау, А. И. Лейпунский, И. К. Кикоин, Ю. Б. Харитон, Н. Н. Семенов.
Что ни имя, то легенда.
В конце двадцатых годов Курчатов активно занимался физикой диэлектриков. Его работы заложили основы учения о сегнетоэлектричестве, он внес существенный вклад в изучение электрических свойств кристаллов. В начале тридцатых, совместно с К. Д. Синельниковым, осуществил ряд исследований по физике полупроводников, в частности, изучал фотоэлементы с запирающим слоем.
Энергии и организаторского таланта Курчатову хватало на все.
Например, параллельно занятиям в институте, он сумел организовать и провести несколько научных конференций. Научные работы, доложенные на такого рода конференциях, сразу становились известными, минуя все долгие стадии публикации.
«…Курчатова называли „генералом“, – писал в книге, посвященной истории создания советской атомной бомбы американский исследователь Д. Холловэй, – потому что он любил проявлять инициативу и отдавать команды. По воспоминаниям близких друзей, одним из его любимых слов было „озадачить“. У него были энергичные манеры, и он любил спорить. Он мог выразительно выругаться, но если доверять памяти тех, кто с ним работал, он никого не оскорблял. У него было хорошее чувство юмора. Курчатов женился на Марине Синельниковой, сестре своего друга. Поначалу она огорчалась из-за привычки мужа проводить целые вечера в лаборатории, но потом примирилась с этим…»
1932 год физики назвали годом чудес.
В этом году англичанин Чэдвик открыл нейтрон, американец Андерсон – позитрон, англичане Кокрофт и Уолтон осуществили реакцию трансмутации ядер лития с помощью искусственно ускоренных частиц – протонов, американец Юри открыл тяжелый изотоп водорода – дейтерий, советский исследователь Иваненко предложил протон – нейтронную модель ядра, которую развил немец Гейзенберг, и, наконец, начал работать первый циклический ускоритель – циклотрон, построенный американцем Лоуренсом.
Курчатов продемонстрировал великолепное научное чутье – он быстро переключил лабораторию на новые работы: уже 16 декабря 1932 года в ЛФТИ был издан приказ о создании специальной ядерной группы.
Сам Курчатов с этого времени занимался в основном физикой ядерного ядра.