Юлий Борисович Харитон родился 27 февраля 1904 года в Санкт-Петербурге. В 1925 году окончил физико-механический факультет Петроградского политехнического института. Научной работой начал заниматься с 1921 г., поступив аспирантом в Ленинградский физико-технический институт.
В 1921-1931 гг. Ю.Б. Харитон занимался вопросами молекулярной физики, радиоактивности, измерением малых интенсивностей света, вопросами электронной теории и кинетики цепных химических реакций, положив начало изучению цепных реакций в стране.
В 1926-1928 гг. Ю.Б. Харитон находился в научной командировке в Кавендишской лаборатории в Кэмбридже (Великобритания), где работал под руководством Э. Резерфорда и Дж. Чедвика.
С 1931 по 1946 г. возглавлял лабораторию взрывчатых веществ в Институте химической физики АН СССР. Занимался теорией взрывов, горения и детонации, основал советскую школу физики взрывов. В 1936 г. развил общую теорию центрифужного разделения газовых смесей, выводы которой справедливы и для случая разделения изотопов. В 1939-1941 гг. Ю.Б. Харитон и Я.Б. Зельдович впервые осуществили расчет цепной реакции деления урана в реакторе, предложили в качестве замедлителей нейтронов тяжелую воду и углерод, описали условия возникновения ядерного взрыва и получили оценки его огромной разрушительной силы. В 1941 г. Ю.Б. Харитон, Я.Б. Зельдович и И.И. Гуревич, основываясь на приближенных значениях ядерных констант, уточнили критическую массу урана-235.
В начале 1942 г. Ю.Б. Харитон был направлен Наркоматом боеприпасов в НИИ-6, где занимался проблемами боевого использования кумулятивных гранат и снарядов.
В 1943 году И.В. Курчатов привлек Ю.Б. Харитона к работам по атомному проекту СССР. В 1945 г. Ю.Б. Харитон был введен в состав Технического совета при Спецкомитете Государственного комитета обороны.
В Лаборатории № 2 АН СССР Ю.Б. Харитон являлся научным руководителем сектора №3, созданного для проектирования атомной бомбы. В 1946 г. Ю.Б. Харитон, Я.Б. Зельдович, И.И. Гуревич и И.Я. Померанчук предложили использовать термоядерные реакции синтеза для создания бомбы, названной впоследствии водородной. В 1946 г. для создания атомной бомбы при участии Ю.Б. Харитона был организован филиал Лаборатории № 2 – конструкторское бюро КБ-11, которое в 1950 г. превратилось в самостоятельную организацию (в настоящее время – Российский федеральный ядерный центр “Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики”).
В 1946 г. избран членом-корреспондентом, а в 1953 г. – действительным членом АН СССР.
Ю.Б. Харитон – основатель, Главный конструктор и научный руководитель КБ-11 – первого отечественного центра по разработке ядерного оружия. К работе над реализацией ядерно-оружейной программы под его руководством были привлечены лучшие физики СССР. Эти работы завершились испытанием советских атомной (29 августа 1949 г.) и водородной (12 августа 1953 г.) бомб. Ю.Б. Харитон более 46 лет руководил Всероссийским научно-исследовательским институтом экспериментальной физики, занимаясь созданием и совершенствованием отечественного ядерного оружия, работал над сокращением веса ядерных зарядов, увеличением их мощности и повышением надежности.
В 1929–1946 гг. Ю.Б. Харитон был заместителем ответственного редактора "Журнала экспериментальной и теоретической физики".
В музее НИЦ "Курчатовский институт" открыта выставка, посвященная Ю.Б. Харитону. В экспозиции представлены документы и фотографии, рассказывающие о жизни выдающегося ученого, его научные труды.