奥吉·尼尔斯·波尔于1922年6月19日生于丹麦哥本哈根市。他的父亲尼·波尔是1922年诺贝尔物理奖的获得者。小波尔在刚刚学会走路时，就常在书柜前后跑来跑去。看到的是大量的薄的、厚的、大的、小的有关物理学的书籍。他自幼就深受父亲的熏陶，对自然科学有着浓厚的兴趣，他还常向父亲发问，有的问题有时甚至难住父亲。但在小波尔眼里，父亲的事业是无比神圣的，他发誓要继承父亲的事业。
小波尔一入大学，便选择了父亲为之献身的物理专业。20多岁，他以优异的成绩毕业于哥本哈根大学，先后在英国科学与工业研究部、北欧物理研究所任职，充分显示了自己在这方面的天资，加上父亲的精心培养，使他迅速地成长起来。他选择了第二次世界大战以后兴旺起来的原子核结构这个学科，作为自己终生的奋斗目标。为了事业的需要，他于1950年前后去美国哥伦比亚大学任客座教授，参加了雷恩沃特领导的研究小组，共同探讨物理学中的有关问题。
从美国回到哥本哈根物理研究所后，小波尔继续进行研究工作，并和同事于1953年共同提出了原子核集体运动模型的理论。1956年小波尔被晋升为教授，成为原子核理论方面的新秀。然而，他仍然不断地向父亲请教，无论是在科学风格还是在治学方法上，他都深受父亲的影响。1962年，父亲去世后，小波尔不得不接替父亲的职务，出任设在哥本哈根的北欧理论物理研究所（也称波尔研究所）所长。他不但在领导和组织方面显示出非凡的才能，而且在学术上也卓有见识。由他和莫特尔森两人撰写的《原子核结构》一书，成为当今世界上关于核结构理论的最权威的论述。正是出于这一重大成就，小波尔于1975年也获得诺贝尔物理学奖。
在接到获得诺贝尔奖的通知时，小波尔对报界说：“我的成功与父亲的教育是分不开的，是父亲把我引上这条路，从事物理研究的。现在父亲虽然去世了，但以他的名字命名的波尔研究所将是永存的。因此，我获此殊荣是整个波尔研究所的荣誉，也有我父亲的一份不可磨灭的功劳……”
