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  田中耕一於1959年8月3日出生於日本富山市,因為生母26天后不幸過世,後來他由叔父夫婦領養,田中直到大學一年級才獲知此事。就讀東北大學工學院電氣工程學科二年級時,田中因必修的德文不及格而留級一年。  1983年4月1日進入就職,1992年外派到島津製作所英國分公司擔任研究員一年,1995年5月與相親認識的裕子結為連理,1997年再次外派到島津製作所英國分公司,擔任研究員五年之久。

  以往對大分子諸如蛋白質進行質譜分析時,分析物必須通過鐳射照射以電離和汽化。但大分子受到強烈鐳射脈衝的直接照射後,會導致分析物裂解成微小的碎片,出現結構損失。1985年2月,田中發現過使用甘油中的超細金屬粉末作為基質的混合物,就可以將分析物電離而不失去其結構。他的工作在1985年被提交專利申請,專利內容於1987年5月在京都召開的日本質譜學會年會上公佈,被稱為軟鐳射脫附法(Soft Laser Desorption,簡稱SLD)。  田中因此獲得2002年諾貝爾化學獎後,一些科學家認為德國的米夏埃爾·卡拉斯、弗倫茨·希倫坎普不應被排除在外,這是因為他們在1985年首次報導了一種使用小型有機化合物作為基質的、靈敏度更高的方法,他們稱之為基質輔助鐳射解吸/電離法(MALDI) 然而,雖然MALDI開發於SLD之前,但在田中的報告之前,MALDI並未用於電離蛋白質。

  日本時間2002年10月9日晚間,瑞典皇家科學院宣佈田中耕一在內的3人獲得諾貝爾化學獎。接獲英語電話通知獲獎時,田中正在公司加班。他從「Nobel」「Congratulation」這些單詞推測自己可能獲得「一個海外的小獎」,身旁的同事則認為是整人節目的手法()。另一方面,日本文部科學省與大眾傳媒皆無所適從,因為默默無名的田中並非學者,也沒有博士學位。前兩年的諾貝爾化學獎得主野依良治與白川英樹互相聯絡後,也都不清楚「田中是誰」。  獲獎後,田中因若干「特徵」引起舉世關注,自此職業生涯發生巨大變化。儘管田中拒絕大幅升職,他仍於同年11月1日獲得島津製作所部長待遇。翌年1月擔任島津製作所「田中耕一記念質量分析研究所」所長(破例的「執行役員待遇」頭銜,享有董事待遇)。母校東北大學特別修改條例,為他頒發名譽博士學位。  2011年,田中研究小組開發出能使血液檢查敏感度提高100倍的新技術,更容易發現癌症等疾病。

  2004年4月,擔任大學的客座教授,包括愛媛大學無細胞生命科學工學研究中心、筑波大學先端學際領域研究中心、京都大學國際融合創造中心、東北大學大學院工學研究科。同年6月應邀訪問臺灣。2008年3月從京都大學客座教授退任。2009年6月擔任東京大學醫科學研究所客座教授(疾患蛋白質組學實驗室顧問)。  東日本大震災發生後,田中接受日本政府的委任,於2011年11月擔任的委員一職。  2015年3月1日,諾貝爾獎得主座談(Nobel Week Dialogue)首次移師海外,在日本東京舉行。在7名與會的諾貝爾獎得主當中包括2名日本人--京都大學的山中伸彌教授(2012年醫學獎)與名古屋大學的天野浩教授(2014年物理學獎)。此外,島津製作所的田中耕一(2002年化學獎)出席了最後一輪座談。
田中耕一(,1959年-8月3日),是一名日本化學、工程學家,任職於京都。日本學士院會員。文化勳章表彰。文化功勞者。