1935年10月9日，欧阳自远院士出生于江西吉安。抗战胜利后，随父母迁移到永新县。
1950年，在当时的阳明中学念高一。
1952年，高中毕业时，正值国家需要大批地质工作者去探明地下的宝藏，国家提倡和鼓励学生报考地质专业，欧阳自远违背了父母希望他学医的愿望，第一志愿是北京地质学院，第二志愿是南京大学天文系，第三志愿是天津大学化学系。
1952年9月，跨进了北京地质学院勘探系，先后被评为全校优秀学生、北京市“三好”学生、优秀毕业生。
1956年3月，加入中国共产党；7月，毕业论文《河北兴隆寿王坟矽嘎岩型铜矿的成因》被评为优秀毕业论文，并留校做苏联专家拉蒂斯的研究生，攻读地球化学专业。
1957年开始，每天天未亮就下到凹凸不平的坑道里观察矿脉，描述岩层，采集样品。
1957年3月至1960年2月，为中国科学院地质研究所矿床专业副博士研究生，以矿床地球化学家涂光炽教授为导师。
1960年，在中国率先系统开展各类地外物质（陨石、宇宙尘、月岩）和比较行星学研究。
1960年2月至1960年11月，在北京外国语学院留苏预备部学习。
1960年12月至1966年4月，任中国科学院地质研究所助理研究员。
1961年，从中科院地质所研究生毕业。毕业后，欧阳自远在侯德封院士指导下从事核子地质学的研究工作，侯院士派他到中国科技大学进修了一年核物理，再到中科院的加速器室进修了半年。
1964年初，接受国防科委的委托，从地质所挑选了6个人，组成研究小组，命名“219”小组，承担中国地下核试验场和试验前后的地质综合研究。
1966年4月至1988年6月，先后任中国科学院地球化学研究所助理研究员、副研究员、研究员、副所长。
1976年，吉林陨石雨事件发生，中国组织了以欧阳自远教授为首的由全国有关研究单位及高等院校参加的一个全国性联合科学考察组，对吉林陨石进行了综合研究。
1978年，欧阳自远对美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时赠送的1克重的月球岩石样品取了0.5克作研究。
1988年6月至1993年1月，任中国科学院地球化学研究所所长、资源环境科学局局长。
1991年，当选为中国科学院学部委员（院士）。
1991年3月至1993年10月，任中国科学院资源环境科学局局长。
1993年1月至1994年3月，任贵州省人大常委会副主任、党组成员兼财政经济委员会主任委员。
1994年3月，任贵州省人大常委会副主任、党组成员兼财政经济委员会主任委员，省科协主席。
1994年起，开始向有关方面极力建议开展探月工程项目，“863计划”专家组通过了欧阳自远的一份正式的探月科研报告。
2003年底，1994年的正式探月科研报告被送进了中南海。
2004年1月24日，温家宝总理在报告上签字，国家正式批准了“嫦娥一号”计划的实施方案。
2007年7月，被贵州省遴选为贵州省首批核心专家。
2008年6月13日，出任奥运圣火在贵州省传递的第一棒火炬手。
2012年11月20日上午，应邀为中国科学院国家科学图书馆2012年战略情报研究培训研讨班作题为“国际深空探测进展与中国的初步设想”的特邀学术报告。
2021年10月19日，中国科学院举行嫦娥五号月球样品研究成果发布会在北京举行，欧阳自远受邀出席，在新闻发布会上发言。
2022年5月30日，在欧阳自远院士和刘建忠研究员的带领下，由中国科学家团队研制的世界首幅1:250万月球全月地质图完成，该月球地质图成果在线发表在国际综合性期刊《Science Bulletin》上。
2023年1月15日，参演央视新闻联合总台北京总站合办的节目《酷啊未来 中国科技创新之夜》；12月，为北京市朝阳区呼家楼中心小学的“新行星移民计划”项目点赞。
1964年初，欧阳自远接受国防科委的委托，率领“219”小组参与地下核试验包括后来的原子弹试爆选址。他率领“219”小组进行地质详查和填图，获得了大量的第一手资料，并开展了地下核试验流程与图像的一系列模拟实验和技术难关的研究。在此基础上，通过科学的分析论证，选定了试验区，系统提交了地下核试验场区的各类研究报告。经过反复试验攻关，解决了最让人头痛的石灰溶解问题。
欧阳自远还参加了高空核爆炸、触地核爆炸的相关工作。
2012年至2022年，在中国科学院院士欧阳自远的带领下，山东大学等多家单位，完成了世界第一幅1:250万月球全月岩石类型分布图。
1976年吉林陨石雨事件，以欧阳自远教授为首的全国性联合科学考察组，对吉林陨石进行深入而系统的综合研究，研究内容涉及岩石学、矿物学、化学组成、有机质、年代学、同位素、热、宇宙线辐射、天体力学、碰撞演化史等方面，并先后与美国、德国、瑞士和日本等国密切合作，发表了一系列具有国际先进水平的论文（有关吉林陨石论文百余篇）。
经过多年的探索，欧阳自远院士在国际上首次提出了吉林陨石多阶段宇宙线暴露模式和吉林陨石形成演化模式，在陨石学研究领域成为一个经典模式，并被各国科学家广泛引用。
在陨石系统研究的基础上，先后开展了高空（33—38公里）、海底和地层中的宇宙尘，以及月球岩石等地外物质的研究，进而结合太阳系各行星的探测成果，进行比较行星学的理论研究和实验模拟。
随着全球变化研究的深入进行，又开展了地球历史中地外物体撞击诱发气候和环境灾变与生物灭绝过程的研究，并从地球原始不均一性的形成与演化探讨全球构造演化与成矿控制。
欧阳自远对1978年美国国家安全事务顾问布热津斯基访华时赠送的月球岩石样品进行研究，共发表了40篇相关文章，最终确认这块石头是“阿波罗17号”采集的，并确认了采集地点，甚至还确认了石头所在的地区是否有阳光照射等等。
2004年1月24日，国家正式批准了“嫦娥一号”计划的实施方案，欧阳自远参与并指导中国月球探测的近期目标与长远规划的制订，具体设计国内首次月球探测的科学目标与载荷配置和第二、三期月球探测的方案与科学目标。欧阳自远承担了“嫦娥工程”首席科学家的重任。
1978年，“我国地下核试验地质效应综合研究”获国家科学大会奖、贵州省科学大会奖。
1986年，“吉林陨石综合研究”获中科院科学技术进步一等奖，1988年获国家自然科学三等奖。
1991年，《天体化学》获中国科学院自然科学一等奖。
《核转变能与地球物质的演化》
《月质学研究进展》
《天体化学》
《八十年代地质地球化学进展》
《中国矿物学岩石学地球化学研究新进展》
《行星地球的形成与演化》
《地球化学：历史、现状和发展趋势》
《小天体撞击与古环境灾变》
《我们只有一个地球》
《世纪之交矿物学岩石学地球化学的回顾与展望》
《月球探秘》
《地球化学——地球的化学过程与物质循环》
《月球——人类走向太空的前哨站》
《永远的月球梦》
《月球科学概论》
1991年，当选中国科学院学部委员（院士）。
2003年，当选第三世界科学院院士。
2004年，获得贵州省最高科学技术奖。
2005年，当选全国先进工作者。
2007年，当选国际宇航科学院院士。
2010年，当选全国优秀科技工作者。
2010年，被授予澳门科技大学荣誉理学博士学位。
2015年9月23日，获得第十四届世界杰出华人奖。
2016年，被授予北京师范大学-香港浸会大学联合国际学院荣誉院士。
2017年，获得“最受媒体欢迎科学家”奖。
2023年，获得2023年度中国科学院杰出科技成就奖。
“从世界范围的观点来看，这部《天体化学》是独一无二的”、“在西方，还没有在广度和权威性方面可以与之相媲美的著作出版”。（国际同行专家评《天体化学》）
圆梦之路执著而坚定。（《中国科学报》）
从青涩少年到揽月大师，从地球到月宫的探索跋涉，他的每一个脚印中都凝聚着同一个词——报国心。（《欧阳自远传》，澜涛、陈昕著）
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