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  白川英樹於1936年在日本東京府出生于軍醫之家。幼時住在臺灣、滿洲國,以及生母的故鄉日本岐阜縣。1957年考入東京工業大學(東工大)就讀。1966年獲博士學位後留校任教,開展聚乙炔研究。1970年因一次意外的催化劑濃度錯誤,使他轉向研究反式聚乙炔薄膜。

  1975年,白川向來訪東工大的艾倫·麥克德爾米德介紹其聚乙炔研究成果,後者遂邀請白川至美國共同研究。翌年,白川開始在賓州大學擔任博士後研究員,與麥克德爾米德、艾倫·黑格進行聚乙炔的電導率研究。1977年,他們發現用碘蒸氣摻雜可以提高聚乙炔的電導率,而以其他強氧化劑來部分氧化聚乙炔也有類似效果。這一系列的p型參雜的實驗證明,氧化產生的「雙極化子」及「孤立子」可使聚乙炔導電,成為實用的導電塑膠。  博士後研究結束後,白川返國進入筑波大學服務。1979年獲助教授職,1982年升為教授,1991年擔任築大大學院理工學研究科長(至1993年3月),1994年擔任築大第三學群長(至1997年3月)。2000年自築大退休,轉任名譽教授。  導電塑膠的發現被廣泛應用於蓄電池、電磁遮蔽、防靜電擴散、抗腐蝕、彈性塑料電晶體和電極、電致發光聚合物顯示等各領域,白川等三人也因此於2000年獲得諾貝爾化學獎。他是日本獲得該獎項的第二人,也是首位沒有舊帝國大學學歷的日本人諾貝爾獎得主。多年來,白川多次表示,他不希望諾貝爾獎獲得太多大眾媒體(特別是日本媒體)的特別待遇。他希望諾貝爾獎以外的許多重要領域,也一樣能夠廣為人知。  2001年以降,他接受許多社會委任,包括內閣府綜合科學技術會議議員(至2003年3月)、日本UNESCO國內委員會委員、SONY教育財團理事、山田科學振興財團評議員、評議員。

  早安少女組的吉澤瞳、奧運金牌選手高橋尚子是白川的親戚。

  2013年,為反對日本首相安倍晉三強推《特定祕密保護法》,由2名日本人諾貝爾獎得主--白川英樹與益川敏英領銜,31名學者共同成立「反對特定祕密保護法案學者會議」。該組織宣告要求日本眾議院使《特定祕密保護法》即刻作廢:
白川英樹(,1936年-8月20日),日本化學家,筑波大學名譽教授。日本學士院會員。文化勳章表彰。文化功勞者。