Investigador en bioquímica cuyos trabajos -que le hicieron merecedor del premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1959- fueron decisivos para los posteriores hallazgos de James Watson y James Crick acerca de la estructura del ácido desoxirribonucleico o ADN.
Xavier Zubiri dice: "Ochoa llevó a cabo uno de los logros más sensacionales e imperecederos en la historia de la ciencia de todos los tiempos. En trascendencia y radicalidad, su obra es solamente comparable al descubrimiento de la estructura del átomo por Niels Bohr, y pertenece al dominio de conceptos fronterizos a varias disciplinas. Cualquier creación en este orden pone en conmoción al cuerpo entero del saber humano."
A través de su brillante labor docente , Ochoa fue forjador de toda una generación de notables científicos.
Nació en Luarca, Asturias. Huérfano de padre desde los siete años, la familia se estableció en Málaga, y allí cursó la segunda enseñanza; ingresó a la Facultad de Medicina de la Universidad de Madrid y se graduó en 1929. Amplió su preparación científica en Glasgow, Berlín, Heidelberg y Londres. Inició su carrera docente en 1931, como profesor ayudante de Fisiología en la universidad de Madrid.
Con motivo de la guerra civil española se trasladó a Gran Bretaña con el doctor Juan Negrín, el científico que había sido su maestro y primer ministro de la Segunda República en 1939. Viajó a Estados Unidos en 1941 y laboró como investigador asociado e instructor en farmacología en la Universidad de Washington. Un año después pasó a la Universidad de Nueva York, donde dirigió el Departamento de Bioquímica. En 1956 adquirió la nacionalidad estadounidense.
Sus primeros trabajos de importancia se dedicaron a la fotosíntesis , a la fijación del anhídrido carbónico y al metabolismo de las grasas. La investigación que le consagró universal y definitivamente fue su aporte a los descubrimientos que permitieron descifrar la clave genética , labor que tuvo dos etapas: la primera, el descubrimiento de un enzima especial -una fosforilasa-, gracias a lo cual pudo sintetizar en un tubo de ensayo diversos tipos de ácido ribonucleico; la segunda, la sintetización en tubos de ensayo de diversas proteínas, que hicieron posible descifrar la clave genética de los 21 aminoácidos.
Su larga estancia en Estados Unidos (que incluye los años más productivos de su labor científica) terminó en 1985, fecha en la que regresó a España. Con anterioridad había propiciado la creación del Centro de Biología Molecular, laboratorio de extraordinario nivel científico, ubicado en la Universidad de Madrid.
Después de la instauración de la Monarquía Constitucional le fueron otorgados numerosos galardones y celebrado en su honor diversos homenajes: en 1982 recibió el premio Santiago Ramón y Cajal , y en 1987 fue nombrado presidente de la Fundación Jiménez Díaz. Falleció en Madrid.