個人成就
學業
費米在比薩恩里克·費米1922年獲比薩大學博士學位。1923年前往德國。在量子力學大師馬克斯·玻恩（Max Born）的指導下從事研究工作 。1924年到荷蘭萊頓研究所工作。1926年任羅馬大學理論物理學教授。1929年任義大利皇家科學院院士 。
文章
恩利克·費米當時他已經發表了他的第一篇主要論文，論述了物理學中的一個深奧的分支，人稱量子統計學。在這篇論文中，費米發展了量子統計學，用它來描述某類粒子大量聚集的行為，這類粒子人稱費米子。由於電子、質子和中子——構成普通物質的三種“建築材料”都是費米子，所以費米學說具有重要的科學意義。費米方程可以使我們更好地了解原子核、簡併物質（諸如出現在某些種類星體內部的簡併物質）的行為，以及金屬的特性和行為——一個有明顯實際用途的課題。1934年用中子轟擊原子核產生人工放射現象。
研究
開始中子物理學研究。被譽為“中子物理學之父”。1936年出版的熱力學講義。成為後人教學用書的著名藍本。由於他在中子轟擊方面。尤其是熱中子轟擊方面的成績，於1938年獲得諾貝爾物理獎 。但是就在這時他卻在義大利遇到了麻煩。一是因為他的妻子是猶太人，義大利法西斯政府頒布出一套粗暴的反對猶太人的法律；二是因為費米強烈反對法西斯主義——墨索里尼獨裁統治下的一種危險的態度。1938年12月他前往斯德哥爾摩接受諾貝爾獎，此後就沒有返回義大利，而是去了紐約。哥倫比亞大學主動為他提供職位，並為自己的師資隊伍中增添了一位世界上偉大的科學家而感到自豪和驕傲。1944年費米加入美國籍 。
核子彈：曼哈頓計畫
恩利克·費米在1939年初，據李澤·梅特納、奧特·哈爾姆和弗里茨·斯特拉斯曼報導，中子被吸收後有時會引起鈾原子裂變。這項報導發表後，和其他幾位主要的物理學家一樣，費米立即認識到一個裂變的鈾原子可以釋放出足夠的中子來引起一項鍊式反應，而且還和另外幾位物理學家一樣，費米馬上就預見到這樣的鏈式反應可用於軍事目的潛在性。1939年3月，費米與美國海軍界接觸，希望引起他們對發展原子武器的興趣。但是直到幾個月後阿爾伯特·愛因斯坦就此課題給羅斯福總統寫了一封信以後，美國政府才對原子能給予重視。
那時候，同盟國的科學家雖然已經在討論核子彈的可能，但是還沒有正式開始進行製造的工作。後來由於同盟國在戰事中一再失利，德國又開始禁止由他們占領捷克鈾礦區的鈾礦出口，使得同盟國意識到，德國可能已經在認真進行核子彈計畫。
不久，一位德國科學家傅吉（Siegfried Flugge）出人意料地在德文科學期刊上，公開發表了一些德國核分裂研究的新近成果。這位科學家本來是故意突破當時德國尚未完全開始的信息封鎖，讓同盟國得知德國研究近況，但是同盟國科學家反倒因而誤認為，如果德國能夠發布這么多資料，那么他們真正的發展情況，恐怕還要更加先進，這就更加促使美國核子彈計畫開始醞釀產生。
匈裔科學家齊拉於是決定採取一些行動。首先他認為要能控制比屬剛果的鈾礦，於是請求和比利時皇家熟識的愛因斯坦幫忙，愛因斯坦欣然同意。接著他和銀行家沙克斯（A．Sachs）共同具名擬就一信，準備敦促羅斯福總統在美國進行核子彈計畫，為了增加這封信的分量，他們也要求愛因斯坦共同具名，愛因斯坦同意了。這一封有愛因斯坦共同具名的信函，確實是促成核子彈計畫的一個關鍵因素，而這件事到戰後曾引起愛因斯坦相當的後悔。
美國政府一有了興趣，建立一個模式原子反應堆就成了科學家的首要任務，以探明自保持的鏈式反應是否確實可行。由於費米是世界上主要的中子權威，且集理論與實驗天才於一身，所以被選為世界第一台核反應堆攻關小組組長。他最初在哥倫比亞大學工作，隨後又到芝加哥大學工作，並從此一直擔任芝加哥大學教授和之後美國政府第一個國家實驗室阿貢國家實驗室主任。1942年12月2日，在芝加哥大學，費米指導下設計和製造出來的人類第一台可控核反應堆首次運轉成功，命名為“芝加哥一號堆”(Chicago Pile-1) 。這是原子時代的真正開端，因為這是人類第一次成功地進行了一次核鏈式反應。
隨著這項實驗的成功，曼哈頓計畫得以順利推進。費米在這項工程中作為一位主要的科學顧問，繼續發揮著重要的作用。費米的主要貢獻在於他在發明核反應堆中所起的重要作用。十分顯然，這項發明的主要功勞應歸於費米。他最先對有關方面的基礎理論做出了重大的貢獻，隨後又親自指揮第一座核反應堆的設計和建造。戰後，費米在芝加哥大學任教授。他於1954年在芝加哥去世。100號化學元素鐨就是為紀念他而命名的。
輝煌人生
恩利克·費米費米先後獲得德國普朗克獎章、美國哲學會劉易斯獎學金和美國費米獎。1953年被選為美國物理學會主席。還被德國海森堡大學、荷蘭烏特勒支大學、美國華盛頓大學、哥倫比亞大學、耶魯大學、哈佛大學、羅切斯特大學和拉克福德大學授予榮譽博士。
費米之所以成為重要人物，有以下幾個原因。一是他是無可爭議的20世紀最偉大的科學家之一，而且是為數不多的兼具傑出的理論家和傑出的試驗家天才的人。他在其生涯中寫了250多篇科學論文。二是費米在發明原子爆破方面是一個非常重要的人物，儘管別人在推動這項事業的發展上也起了同樣重要的作用。
費米的簽名從1945年以來，原子武器從未用於戰爭。出於和平目的，大量的核反應堆建成用來產生能源。在未來，反應堆將成為更重要的能源來源。此外，一些反應堆被用來生產有用的放射性同位素，用在醫學和科學研究上。反應堆還是鈽的一個來源，這是製造原子武器的一種材料。人們對核反應堆可能對人類產生危害存有害怕心理，但沒人抱怨它是個無意義的發明。不管是好還是壞，費米的工作對未來世界產生了巨大的影響。
為紀念費米對核物理學的貢獻，美國原子能委員會建立了“費米獎”，以表彰為和平利用核能作出貢獻的各國科學家。
第100個化學元素鐨和原子核物理學使用的“費米單位”（長度單位）就是以費米的名字命名的。
諾貝爾獎
恩利克·費米本世紀30年代初，中子被發現以後，科學家就利用它去轟擊各種元素，研究核反應。以義大利皇家科學院院士費米為首的一批青年人，幹得最起勁。他們按照元素周期表的順序，從頭到尾地轟擊已知的各種元素，看看都會發生什麼情況。
1934年，人們認為元素周期表上最後一個元素是92號元素鈾。但是當用中子轟擊時，他們發現鈾被強烈地激活了，並產生出好多種元素。他們認為，在這些鈾的衰變產物中，有一種是原子序數為93的新元素。這是由於中子打進鈾原子核里，使鈾的原子量增加而轉變成的新元素。
費米等人關於93號新元素的實驗報告發表後，世界各國的報紙立即進行了轟動性的報導。關於93號元素問題，在各國科學家中引起一場激烈而持續的爭論。有不少人肯定，也有不少人持懷疑態度。這場爭論遲遲沒有定論的原因是當時缺乏一種有效的手段，可以對鈾元素受到中子轟擊後的產物進行精確的分離和分析。
1934年10月，費米研究小組未解決這個謎團，卻意外地取得另一項重大發現：中子在到達被輻射物質之前，和含氫物質中的氫原子核碰撞，速度大大降低；這種降低了速度的“慢中子”，更容易引起被輻射物質的核反應。這正如速度太快的籃球容易從框上彈出去，速度慢的較容易進籃一樣，使用慢中子轟擊原子核很快被各國科學家採用。
恩利克·費米1938年11月10日，也就是“93號元素”發現4年多以後，費米接到來自斯德哥爾摩的電話，瑞典科學院宣布費米獲得諾貝爾物理學獎的獎狀：“獎金授予羅馬大學恩利克·費米教授，以表彰他認證了由中子轟擊所產生的新的放射性元素，以及他在這一研究中發現由慢中子引起的反應。”費米帶著全家去斯德哥爾摩領獎後，沒有返回義大利，而是乘上了去美國的輪船。
就在這一年，德國威廉皇家化學研究所的兩位化學家哈恩和斯特拉斯曼，與女物理學家梅特涅合作，試驗用慢中子轟擊鈾元素，而且用化學方法分離和檢驗核反應的產物，獲得了令人難以置信的結果：鈾核在中子的轟擊下，分裂成大致相等的兩半，它們不是93號新元素，而是56號元素鋇！原子核的這一種變化現象過去還從未發現過。
1938年11月22日，也就是在諾貝爾獎頒發後的12天，哈恩把分裂原子的報告寄往柏林《自然科學》雜誌，該雜誌1939年1月便登出了哈恩的論文，推翻了費米的實驗結果。顯而易見，諾貝爾獎搞錯了！
恩利克·費米聽到這驚人的訊息，費米的第一個反應是來到哥倫比亞大學實驗室，利用那裡較好的設備，重複了哈恩的試驗，結果和哈恩的試驗一樣。這一事實，對費米來說無疑是難堪的。然而和人們的想像相反，費米坦率地檢討和總結了自己的錯誤判斷，表現了一個科學家服從真理的高尚品質。此時此刻，費米考慮的不是個人的名譽得失，他在別人成就的基礎上繼續向前邁進。在裂變理論的基礎上，費米很快提出一種假說：當鈾核裂變時，會放射出中子。這些中子又會擊中其它鈾核，於是就會發生一連串的反應，直到全部原子被分裂。這就是著名的鏈式反應理論。根據這一理論，當裂變一直進行下去時，巨大的能量就將爆發。如果製成炸彈，它理論上的爆炸力是TNT炸藥的2000萬倍！
