翁啟惠出生於嘉義縣義竹鄉，台大農化系畢業，服役後回台大化學系當王光燦教授的助教，之後跟隨王光燦到新成立的中研院生化所籌備處任職，30多歲才啟程到美國麻省理工學院化學所攻讀博士，在學術界被視為大器晚成的典範。
翁啟惠是國際生物化學界的重量級人物，2002年獲選為美國國家科學院院士，留美發展20多年，之後於2003年返國接掌中研院基因體中心主任，2006年接任中央研究院長，任期至今年10月。
翁啟惠研究橫跨化學與生物科學領域，在生物有機化學及醣分子科學有非常重要的貢獻，改變大眾對醣分子的認識，且對功能基因體科學的研究及新藥物的發展有重大影響，曾開發醣分子相關的醣蛋白、廣效流感疫苗、醣晶片等。
翁啟惠曾在2014年沃爾夫化學獎，該獎項經常被視為諾貝爾獎的前哨，因此外界也看好是翁啟惠諾貝爾獎的大熱門人選之一。