Сахаров родился в семье преподавателя физики и дочери потомственного военного.
В семье Сахарова много времени уделяли его домашнему обучению, в школу он пошел только в седьмом классе. Окончив школу, Сахаров поступил на физический факультет Московского университета, который окончил с красным дипломом в 1942 году.
Тогда же уехал работать по распределению в Ульяновск на завод по производству патронов. В начале 1945 года по результатам проведенных им самостоятельный научных работ и сданных экзаменов Сахарова зачислили в аспирантуру Физического института им. Лебедева. В 1948 году Сахаров попадает в специальную группу ученых, которые занимались разработкой термоядерного оружия. Там он проработал до 1968 года, участвуя в разработке водородной бомбы.
В 1953 году Сахаров получил степень доктора физико-математических наук.
Несмотря на успехи, достигнутые им и другими учеными в области разработки ядерного оружия, с 50-х годов Сахаров активно выступал за прекращение его испытаний.
В конце 60-х годов Сахаров занялся общественной деятельностью, став одним из правозащитников. Десять лет спустя он стал одним из основателей «Московского Комитета прав человека». В 1975 году Сахаров становится лауреатом Нобелевской премии мира. За свою общественную деятельность в январе 1980 года был арестован, затем последовала ссылка в город Горький. Тогда же его лишили звания ГСС.
Из ссылки Сахаров вернулся с началом перестройки.