Нільс Хенрік Давид Бор народився 7 жовтня 1885 року в Копенгагені і був другим з трьох дітей Крістіана Бора та Еллен (у дівоцтві Адлер) Бор. Його батько був відомим професором фізіології в Копенгагенському університеті, його мати походила з єврейської сім'ї, добре відомої в банківських, політичних та інтелектуальних колах. Їхній будинок був центром досить жвавих дискусій по науковим і філософським питанням, і протягом всього свого життя Бор розмірковував над філософськими висновками з своєї роботи. Він навчався в Гаммельхольмскій граматичній школі в Копенгагені і закінчив її у 1903 році. Бор і його брат Харальд, який став відомим математиком, у шкільні роки були завзятими футболістами; пізніше Нільс захоплювався катанням на лижах і вітрильним спортом.
У ті роки Харальд користувався набагато більшою популярністю, ніж Нільс, правда, не стільки як талановитий учений, скільки як один з кращих футболістів Данії. Протягом кількох років він грав півзахисником у командах вищої ліги і в 1908 році брав участь у лондонській олімпіаді, де Данія завоювала срібні медалі. Нільс також був пристрасним футболістом, але він ніколи не піднімався вище запасного воротаря команди вищої ліги, хоча і в цьому амплуа виступав лише в дуже рідкісних матчах.
Якщо в школі Нільса Бора в загальному вважали учнем звичайних здібностей, то в Копенгагенському університеті його талант дуже скоро змусив про себе заговорити.
Нільса дійсно визнавали надзвичайно здатним дослідником. Його дипломний проект, в якому він визначав поверхневий натяг води по вібрації водяного струменя, приніс йому золоту медаль Датської королівської академії наук. У 1907 році він став бакалавром. Ступінь магістра він отримав у Копенгагенському університеті в 1909 році. Його докторська дисертація з теорії електронів у металах вважалася майстерним теоретичним дослідженням. Серед іншого в ній розкривалася нездатність класичної електродинаміки пояснити магнітні явища у металах. Це дослідження допомогло Бору зрозуміти на ранній стадії своєї наукової діяльності, що класична теорія не може повністю описати поведінку електронів.
Отримавши докторський ступінь в 1911 році, Бор відправився до Кембриджського університету, до Англії, щоб працювати з Дж.Дж. Томсоном, який відкрив електрон у 1897 році. Правда, до того часу Томсон почав займатися вже іншими темами, і він виявив малий інтересу до дисертації Бора і до висновків , що містяться там.
Бор спочатку страждав від нестачі знань англійської мови і тому відразу ж після приїзду до Англії почав читати в оригіналі «Давида Копперфільда». З властивим йому терпінням він відшукував у словнику кожне слово, в данському еквіваленті якого він сумнівався, і спеціально для цієї мети купив собі словник, який служив йому у всіх сумнівних випадках. З цим словником червоного кольору Бор не розлучався потім усе життя.
Незабаром в житті Бора стався вирішальний поворот: у жовтні на щорічному святковому обіді у Кавендишській лабораторії він вперше побачив Ернеста Резерфорда. Хоча в той раз Бор і не познайомився з ним особисто, Резерфорд справив на нього сильне враження. Бор зацікавився роботою Ернеста Резерфорда в Манчестерському університеті. Резерфорд зі своїми колегами вивчав питання радіоактивності елементів і будови атома. Бор переїхав до Манчестера на кілька місяців на початку 1912 року і енергійно занурився в ці дослідження. Він вивів багато наслідків з ядерної моделі атома, запропонованої Резерфордом, яка не отримала ще широкого визнання. У дискусіях з Резерфордом та іншими вченими Бор відпрацьовував ідеї, які привели його до створення своєї власної моделі будови атома.
У 1910 році Нільс зустрів Маргариту Нерлунд, сестру Нільса Еріка Нерлунда, товариша Харальда Бора, і дочка аптекаря Альфреда Нерлунда з Слагельса. У 1911 році відбулася їх заручини. Влітку 1912 року Бор повернувся в Копенгаген і став асистент-професором Копенгагенського університету. 1 серпня цього ж року - через чотири дні після повернення Бора зі своєї першої короткої навчальної поїздки до Резерфорду, він одружився на Маргариті. Весільна подорож привело їх до Англії, де після тижневого перебування в Кембриджі молода пара відвідала Резерфорда. Нільс Бор залишив йому свою роботу про гальмування альфа-часток, розпочату незадовго до повернення додому.
Шлюб Нільса Бора з Маргарити Нерлунд приніс їм обом справжнє щастя - вони так багато значили один для одного. Маргарита Бор стала справжньою і незамінною опорою чоловіка не тільки завдяки силі свого характеру, розуму і знання життя, але, перш за все, завдяки своїй безмежній відданості. У них було шестеро синів, один з яких, Оге Бор, також став відомим фізиком.
Протягом наступних двох років Бор продовжував працювати над проблемами, що виникають у зв'язку з ядерною моделлю атома. Резерфорд припустив, що атом складається з позитивно зарядженого ядра, навколо якого по орбітах обертаються негативно заряджені електрони. Відповідно до класичної електродинаміки, що обертається по орбіті електрон повинен постійно втрачати енергію. Поступово електрон повинен наближатися по спіралі до ядра і, врешті-решт, впасти на нього, що призвело б до руйнування атома. Насправді ж атоми досить стабільні, і, отже, тут утворюється пролом в класичній теорії. Бор відчував особливий інтерес до цього очевидного парадоксу класичної фізики, оскільки все дуже нагадувало ті труднощі, з якими він зіткнувся при роботі над дисертацією. Можливе рішення цього парадоксу, як вважав він, могло лежати в квантовій теорії.
Застосовуючи нову квантову теорію до проблеми будови атома, Бор припустив, що електрони мають деякі дозволені стійкі орбіти, на яких вони не випромінюють енергію. Тільки у випадку, коли електрон переходить з однієї орбіти на іншу, він набуває чи втрачає енергію, причому величина, на яку змінюється енергія, точно дорівнює енергетичної різниці між двома орбітами. Ідея, що частинки можуть мати лише певними орбітами, була революційною, оскільки, згідно з класичною теорією, їх орбіти могли розташовуватися на будь-якій відстані від ядра, подібно до того як планети могли б в принципі обертатися за будь-яких орбітах навколо Сонця.
Хоча модель Бора здавалася дивною і трохи містичною, вона дозволяла вирішити проблеми, які давно бентежили фізиків. Зокрема, вона давала ключ до поділу спектрів елементів. Коли світло від світящого елемента (наприклад, нагрітого газу, що складається з атомів водню) проходить через призму, він дає безперервний спектр всіх кольорів, а послідовність дискретних яскравих ліній, розділених більш широкими темними областями. Відповідно до теорії Бора, кожна яскрава кольорова лінія (тобто кожна окрема довжина хвилі) відповідає світлу, що випромінюється електронами, коли вони переходять з одного дозволеної орбіти на іншу орбіту з більш низькою енергією. Бор вивів формулу для частот ліній у спектрі водню, в якій містилася постійна Планка. Частота, помножена на постійну Планка, дорівнює різниці енергій між початковою і кінцевою орбітами, між якими відбувається перехід електрона. Теорія Бора, опублікована в 1913 році, принесла йому популярність, його модель атома стала відома як атом Бора.
Негайно оцінивши важливість роботи Бора, Резерфорд запропонував йому ставку лектора в Манчестерському університеті - посаду, яку Бор обіймав з 1914 по 1916 рік. У 1916 році він зайняв пост професора, створений для нього в Копенгагенському університеті, де він продовжував працювати над будовою атома. У 1920 році він заснував Інститут теоретичної фізики в Копенгагені. За винятком періоду Другої світової війни, коли Бора не було в Данії, він керував цим інститутом до кінця свого життя. Під його керівництвом інститут відіграв провідну роль у розвитку квантової механіки (математичний опис хвильових і корпускулярних аспектів матерії та енергії). Протягом двадцятих років Борівська модель атома була замінена більш складною квантово-механічною моделлю, заснованої головним чином на дослідженнях його студентів і колег. Тим не менш атом Бора зіграв істотну роль моста між світом атомної структури і світом квантової теорії.
Бор був нагороджений в 1922 році Нобелівською премією з фізики «За заслуги в дослідженні будови атомів і випускаємими ними випромінювання».
У 1924 році Бор купив садибу в Луннене. Тут, на прекрасному лузі, йому дуже подобалося відпочивати. Разом дружиною та дітьми він здійснював велосипедні прогулянки в ліс, купався в морі, грав у футбол.
У двадцяті роки вчений зробив вирішальний внесок у те, що пізніше було названо копенгагенської інтерпретацією квантової механіки. Грунтуючись на принципі невизначеності Вернера Гейзенберга, Копенгагенська інтерпретація виходить з того, що жорсткі закони причини і наслідки, звичні нам у повсякденному, макроскопічному світі, незастосовні до внутрішньоатомних явищам, які можна трактувати лише в імовірнісних термінах. Наприклад, не можна навіть у принципі передбачити заздалегідь траєкторію електрона; замість цього можна вказати ймовірність кожної з можливих траєкторій.
Метод роботи Бора багатьом представлявся незвичайним. Але при більш близькому знайомстві ставало зрозуміло, що він повністю відповідав його науковому кредо. За винятком особистих листів і коротких записів самим Бором було написано лише кілька статей. Найкраще його думка працювала, коли він не писав, а диктував. Крім того, Бор завжди потребував присутності людини, з яким він міг обговорювати проблеми. Ця свого роду жива дека була необхідною передумовою для роботи, засобом перевірки сили аргументів.
Він відчував внутрішню потребу в критиці, надзвичайно гостро реагуючи на будь-яке критичне висловлювання. Часто в ході дискусії йому вдавалося сформулювати свою думку найкращим чином. Бор з жадібністю ловив кожне справедливе зауваження щодо вибору слова й охоче вносив зміна в текст.
У тридцяті роки Бор звернувся до ядерної фізики. Енріко Фермі з співробітниками вивчали результати бомбардування атомних ядер нейтронами. Бор разом з рядом інших вчених запропонував краплинну модель ядра, відповідну багатьом піднаглядним реакцій. Ця модель, де поведінка нестабільного важкого атомного ядра порівнюється з поділеною краплею рідини, дала в кінці 1938 року можливість Отто Р. Фрішу і Лізі Майтнер розробити теоретичну основу для розуміння поділу ядра. Відкриття поділу напередодні Другої світової війни негайно дало поживу для домислів про те, як з його допомогою можна вивільняти колосальну енергію. Під час візиту в Прінстон на початку 1939 року Бор визначив, що один зі звичайних ізотопів урану, уран-235, є, що розщеплюються, що мало істотний вплив на розробку атомної бомби.
У перші роки війни Бор продовжував працювати в Копенгагені над теоретичними деталями поділу ядер, в умовах німецької окупації Данії. Однак 29 вересня 1943 Бора неодноразово інформували про рішення німців заарештувати його разом з усією родиною в зв'язку з майбутньою висилкою данських євреїв до Німеччини. На щастя, йому вдалося вжити необхідних заходів і тієї ж ночі разом з дружиною, братом Гаральдом та іншими членами сім'ї переправитися до Швеції. Звідти він разом із сином Оге перелетів до Англії в порожньому бомбовому відсіку британського військового літака.
Хоча Бор вважав створення атомної бомби технічно нездійсненним, робота зі створення такої бомби вже починалася в Сполучених Штатах, і союзникам потрібна його допомога. В кінці 1943 році Нільс Бор і Оге відправилися в Лос-Аламос для участі в роботі над Манхеттенським проектом. Старший Бор зробив ряд технічних розробок при створенні бомби і вважався старійшиною серед багатьох працюючих там вчених, а проте його в кінці війни дуже хвилювали наслідки застосування атомної бомби в майбутньому. Він зустрічався з президентом США Франкліном Д. Рузвельтом і прем'єр-міністром Великобританії Уінстоном Черчіллем, намагаючись переконати їх бути відкритими і відвертими з Радянським Союзом щодо нової зброї, а також наполягав на встановленні системи контролю над озброєннями в післявоєнний період. Однак його зусилля не увінчалися успіхом.
Після війни Бор повернувся до Інституту теоретичної фізики, який розширився під його керівництвом Він допомагав заснувати ЦЕРН (Європейський центр ядерних досліджень) і грав активну роль в його науковій програмі в п'ятдесяті роки. Він також взяв участь у заснуванні Нордичного інституту теоретичної атомної фізики (Нордіта) в Копенгагені - об'єднаного наукового центру Скандинавських держав. У ці роки вчений продовжував виступати в пресі за мирне використання ядерної енергії і попереджав про небезпеку ядерної зброї. У 1950 році він послав відкритий лист в ООН, повторивши свій заклик військових років до «відкритого світу» і міжнародного контролю над озброєннями.
Людина високого зросту, з великим почуттям гумору, Бор був відомий своєю дружелюбністю та гостинністю.
7 жовтня 1955 Нільса Бору виповнилося 70 років. З цієї нагоди 14 жовтня відбулося урочисте засідання, на якому був присутній король. Президент подякував короля за його участь у засіданні і за підтримку, яка надається ним Товариству. Король повідомив, що він нагородив президента орденом Даннеброга першого ступеня.
Досягши віку обов'язкової відставки, Бор пішов з посади професора Копенгагенського університету, але залишався главою Інституту теоретичної фізики. В останні роки свого життя він продовжував робити свій внесок у розвиток квантової фізики і виявляв великий інтерес до нової галузі молекулярної біології. За свої зусилля в цьому напрямі він отримав першу премію «За мирний атом», засновану Фондом Форда в 1957 році.
Бор помер 18 листопада 1962 року в своєму будинку в Копенгагені в результаті серцевого нападу.
