1940 年，洪朝生从清华大学电机工程系毕业，随后在西南联大电机工程系担任电信课助教。1945 年，他远渡重洋，前往美国麻省理工学院攻读博士学位，并于 1948 年荣获美国麻省理工学院物理学博士学位，之后在美国普渡大学进行实习。1950 年，他前往荷兰莱顿大学实验室继续开展工作。
1952 年，洪朝生毅然回国，此后先后在清华大学、北京大学和中国科学技术大学物理学系任教，同年加入九三学社。1953 年，他出任中国科学院物理研究所研究员，肩负起组建低温物理实验室的重任。
1961 年，他积极参与创办中国科技大学低温物理专业；1978 年担任中国科学院物理研究所副所长；1982 年 5 月出任低温技术实验中心主任；1980 年当选为中国科学院数学物理学部学部委（院士）和常务委员；1986 年 3 月担任中国科学院物理所第五届学术委员会副主任、委员；2001 年 1 月当选中国科学院资深院士；2005 年 9 月被聘为中国科学院研究生院兼职教授；2007 年 10 月 12 日受聘为中国科学院物理研究所第十届学术委员会委员。
洪朝生一生专注于低温物理与低温技术的研究。早在 1950 年，他于美国普渡大学进行半导体锗单晶低温输运现象实验研究时，便惊人地发现了反常电导与霍尔效应，并开创性地提出了半导体禁带中杂质导电的崭新概念。
这一伟大发现，后来被半导体物理界敬称为「洪朝生效应」，成为此后国际上关于无序系统电子输运机制研究的滥觞。 回国后，洪朝生全力以赴致力于中国低温事业的蓬勃发展。
1953 年，他在中国科学院物理研究所成功组建了国内首个低温实验室，并亲自主持研制低温研究设备。在科研人员的不懈努力下，1956 年成功研制出能够生产液氢的液化器，1959 年更是实现了氦的液化。
这些关键技术的突破，不仅打破了西方国家的技术封锁，更为中国科学研究奠定了坚实基础，特别是为「两弹一星」的成功研制立下了汗马功劳。1970 年，他率领低温科研团队，圆满完成了大型空间环境模拟系统 KM3 和 KM4 低温氦制冷系统的研制任务，为卫星上天提供了至关重要的空间环境模拟试验条件。
洪朝生带领团队研制成功的深度制冷机，包括小型脉冲管和 GM 制冷机，为红外遥感、超导器件、电子器件冷却和科学实验提供了稳定且经济的低温冷源。在深度制冷机热力过程的研究中，他敏锐地发现循环过程存在直流现象，而多路旁通法是抑制该现象的有效方法之一；他还获得了高频交变流动情况下的阻力经验公式；并找到了采用第二小孔法抑制直流现象的有效方案，此方案已被国际低温界广泛采用。
他长期醉心于低温工程技术与低温物理的研究与发展工作，在低温技术研究、低温工程技术装置研制方面功绩卓著，同时为推动低温、超导技术在中国科学实验与新技术中的广泛应用以及国内、国际学术交流作出了不可磨灭的巨大贡献。
洪朝生的辉煌成就赢得了广泛的认可与赞誉，他曾荣获全国科学大会表彰的全国先进科技工作者称号，获得中国物理学会「胡刚复物理奖」、国际低温工程理事会「门德尔森奖」以及美国低温工程和低温材料大会「科林斯奖」等众多崇高荣誉。
2018 年 8 月 19 日 10 时 10 分，洪朝生先生因病医治无效，在北京与世长辞，享年 98 岁。然而，他的科学精神和卓越贡献将永远铭刻在中国科学技术发展的史册上，激励着后人为追求科学真理而不断奋进。
