卢瑟福1871年8月30日生于新西兰，获得新西兰大学学士和硕士学位，1895年，获剑桥大学第一批研究生奖学金，同年入卡文迪许实验室，成为汤姆生的研究生，1919年，应邀到剑桥接替退休的汤姆生，担任卡文迪许实验室主任，1925年当选为英国皇家学会主席。卢瑟福对于放射性的研究，开拓了原子核物理学和原子物理学的新领域。1909年，卢瑟福从α粒子的散射实验得出原子的有核模型。卢瑟福是原子时代伟大的科学家。
19世纪三大发现的出现使整个科学界震惊了：1895年，德国物理学家伦琴发现了X射线，同一年，法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射性；1897年，英国物理学家汤姆生发现了电子。这些伟大发现激励了卢瑟福，使他决心对原子结构进行深入研究。
卢瑟福对科学的重要贡献主要有三方面。第一方面是关于放射性的研究。继1898年贝克勒尔发现放射性现象后不久，卢瑟福发现了铀放射性辐射的不同成份α辐射和β辐射。1900年提出了重元素自发衰变理论。1904年总结出放射性产物链式衰变理论，奠定了重元素放射系元素移位的基本原理。他的发现打破了元素不会改变的传统观念，使人们对物质结构的研究进入了原子内部的深层次，卢瑟福为开辟一个新的学科领域及原子核物理做了开创性工作。由于他“在元素蜕变及其放射化学方面的研究”而荣获1900年度诺贝尔化学奖。第二方面是1911年提出了原子的有核结构模型。1908年卢瑟福用实验证明了C粒子就是氦离子。此后，他通过C粒子被物质散射的研究，从理论和实验上无可辩驳地论证了原子的有核结构模型，从而把原子结构的研究引向正确的轨道。因此，他被誉为“原子物理学之父”。以上两条详见“放射性的发现及放射现象的研究”、“对原子结构的认识过程”条目。1919年人工核反应的实现是卢瑟福的第三项重大发现。这一发现过程可以作为卢瑟福科学方法与作风的典型例证之一。1915年，他的学生马斯登（Marsden，1889～1970年）发现用C粒子轰击空气时出现一些粒子，它们具有不寻常的长射程。卢瑟福决心利用业余时间长期而耐心地搞清楚这些粒子到底是N、He、还是H原子、Li原子？他设计了一个实验装置，并精心研究了整整三年，终于于1919证明：这是α粒子轰击N之后使之衰变放出了氢原子核。这一装置的成本极为低廉，但用显微镜观察屏上闪烁的工作极为艰苦！这一实验的成功引起了一场热烈争论，最后以云室照片证明了卢瑟福的正确而告终。这标志着人类第一次实现了改变化学元素的人工核反应。古代炼金术士转化元素的梦想终于变成了现实！
卢瑟福于1899年用强磁场作用于镭发出的射线，他发现，射线可以被分成三个组成部分。他把偏转幅度小的带正电的部分叫α射线，把偏转幅度大的带负电的部分叫β射线，第三部分在磁场中不偏转，且穿透力很强，他称之为r射线。1903年，卢瑟福证实射线是与元素氦质量相同的正离子流（氦核），射线则是带负电的电子流。卢瑟福把射线也称为粒子，他进一步用实验证明，射线打击到涂有硫化锌的荧光屏上，就会发出闪光。因此，他利用这一现象制成了可以观测粒子的闪烁镜。卢瑟福进一步对放射线的穿透力进行研究，他发现，大部分粒子都可以穿透薄的金属箔，这些粒子在金属箔中“如入无人之境”，可以大摇大摆地通过。这一现象说明，固体中原子间并不是密不可分的，排列并不紧密，内部有许多空隙，所以粒子可以穿过金属箔而不改变方向。实验发现，也有少数粒子穿过金属箔时，好像被什么东西挤了一下，因而行动轨迹发生了一定角度的偏转。还有个别的粒子，好像正面打在坚硬的东西上，完全反弹回卢瑟福在实验室来。根据以上粒子穿过金属箔的实验现象（这个实验被称为粒子散射实验），卢瑟福设想，原子内部一定有一个带正电的坚硬的核，粒子碰到核上就会被反弹回来，碰偏了就会改变方向，发生一定角度的偏转，而原子的核占据的空间很小，所以大部分粒子还是能穿过去。他根据这一假定计算出原子核半径约为3×10-12厘米，而原子的半径为1.6×l0-8厘米。
1911年，卢瑟福将太阳系和原子结构进行类比，提出了原子模型。他认为，原子像一个小太阳系，每个原子都有一个极小的核，核的直径在10-12厘米左右，这个核几乎集中了原子的全部质量，并带有正电荷，原子核外有几个电子绕核旋转，所以一般情况下，原子显中性。卢瑟福发现了原子核以后，进一步用各种金属做粒子散射实验，发现不同的金属对粒子的散射能力不同，散射能力越强，证明核带的正电荷越多，因而斥力也就越大。1913年，卢瑟福的学生和助手莫斯莱，在卢瑟福指导下，证明各种不同元素原子核所带的电荷数，正好等于它们的原子序数。卢瑟福的原子模型，成功地解释了许多物理化学现象，但后来的研究发现，它有很大的局限性。他的学生、丹麦物理学家尼尔森·玻尔，综合了普郎克的量子论、爱因斯坦的光子论，在卢瑟福原子模型的基础上，提出了原子的玻尔模型，这个模型比卢瑟福模型有很大改进，但它是经典力学与量子论相结合的产物，故随着科学的发展，出现了很多不符合实际的情况，所以后来被量子力学模型所取代。
卢瑟福在核化学方面做出过杰出的贡献。他用粒子散射研究原子核时，发现对于氢元素来说，往往出现反常现象。他当时认为，可能是因为氢核的核电荷少斥力小，高速粒子有可能克服斥力，打到氢核里面去，因而出现反常。后来他就按着这个想法深入进行研究。卢瑟福首先选用最强的放射源，当时叫镭C‘，实际上是204Po，对氢元素进行轰击。1919年，他在用粒子轰击氮时，发现产生出一种新的、射程很长、质量更小的粒子，经研究证明，这种粒子是氢的原子核。卢瑟福把他发现的这种粒子命名为“质子”。在这一实验中，他不仅发现了质子，还实现了人类历史上第一个核反应：14N＋4He17O＋1H。
接着他又发现，硼、氟、钠、铝、磷等元素都能发生核反应，在核反应时，一种元素可以变成另一种元素。1920年，卢瑟福又提出了中子假说，他认为原子核中，质子可能与电子紧密地结合，形成一种不带电的粒子，即中子。他推测，因为中子周围不形成电场，所以当它通过气体时，应不产生离子。它不受电场作用力的影响，所以，穿透力会很强，只有当它与原子核发生正面碰撞时，才会转折。而被碰撞的核，因为得到一定的动能，可能以一定的速度射出。
1932年，查德威克证实了卢瑟福关于中子的预言，他用粒子轰击铍元素而得到中子：9Be＋4He12C＋1n。
卢瑟福为人正直，热衷科学，不畏权贵，他还是一个伟大的教育家，为人类培养了许多一流的专家，如玻尔、莫斯莱等。他逝世以后，每年人们都在10月19日为他进行悼念活动。