板浦古镇曾集聚汪、程、许三大望族，程津培的祖上正是板浦古镇三大望族之一。
抗日战争爆发后，战火波及板浦。为了减少资源和人才损失，淮北盐场决定内迁，其中就包括程津培父亲一家。抗战胜利后，程津培的父母又跟随盐场搬迁到天津塘沽。1948年，程津培出生在天津塘沽。他的上面还有4个哥哥，整个家庭都靠父亲微薄的工资维持生活。
1957年，程津培的父亲因脑溢血不治离开人世。曾是苏北名校海州师范才女的母亲深知知识的重要性，即使生活再困难，也从未放弃孩子们的教育。程津培兄弟5个，其中4个是大学生。“从那时起，母亲用柔弱的肩膀，支撑着5个孩子求学和家中老人的所有开销。”
1972年，国家启动工农兵大学生计划，程津培遇到了一位天津师范大学的招生老师，这位老师改变了他一生的命运。当时，程津培正在山西插队。因为表现出众，被抽调到县里工作。程津培选择学习化学是因为这位招生老师对他说：“你一定要到‘咱系’来。”这句朋友般的召唤让程津培走进了化学的世界。大学即将毕业时，程津培参与了一个关于“气敏电阻”的项目，这个项目让他对科研产生了浓厚兴趣。1978年，国家恢复了研究生制度，程津培考入南开大学攻读硕士学位，成为中国改革开放后最早的一批硕士。
硕士毕业后，程津培很快又获得公派留学的机会。然而，国外独特的教育方式让习惯当好学生的程津培吃了亏。
因为美国的考试内容并不是知识点，而是让学生结合物理、有机化学的相关原理，在最短时间内解释最新的科研课题是如何研究成功的。一个小时的时间，程津培只答出了4道题中的3道。
从那一天开始，在美国西北大学的图书馆、实验室，人们经常看到一个东方人的面孔。几年后，程津培以出色的成绩毕业于美国西北大学，获得了中国学生在该校的第一个有机化学博士学位。他的多篇论文发表在国际权威刊物《美国化学会会志》上，他也被导师Bordwell教授称为自己“最好的学生”。
随后，他又来到美国杜克大学，在著名有机化学家、美国科学院院士E.M.Arnett教授的实验室做博士后。他从事的关于化学键在有机溶液中异裂键能和均裂键能的研究，是当时国际上这一领域中唯一的系统性工作，研究成果在《美国化学会会志》和《科学》上发表后，引起学术界的广泛关注。
1988年8月，程津培顺利完成博士后研究工作，携妻带女，毅然回国。程津培说：“每个人在自己人生道路的重要关口都会面临选择，无论是怎样的决定，都会有它的合理性。而对于我，选择回国是顺理成章的事，因为我的事业追求在中国这块更需要知识的土地上会更有价值。”
经过艰苦努力，他在南开大学建立了能够开展溶液态化学键能量综合研究的国内唯一的实验室。在承担国家自然科学基金委员会“八五”重大项目中，他对有关自由基热力学稳定性的研究及所建立的新的自由基取代基效应理论，大大深化了人们对自由基性质的理解。几年之后，程津培开始在国内外崭露头角。他带领研究小组从事“离子基键能”和“一氧化氮键能”的研究，并且是该领域国际上最有影响的研究小组之一。2001年，程津培凭借其出色的研究成果，当选中国科学院院士和第三世界科学院院士。
程津培的科研脚步并没有停滞不前。2012年12月29日，清华大学基础分子科学中心成立，程津培院士全职加盟清华并担任基础分子科学中心主任。2017年1月，程津培院士团队在京发布了国际上首个涵盖全面、数据可靠、使用快捷方便、专业权威的网络版化学键能数据库iBonD2.0。化学键能数据库iBonD2.0是迄今为止国际上键能领域综合程度最高、收录数据最完善的大型数据库。而该数据库的建成，体现了科技界承担的责任，填补了国内和国际空白，大大地提高了中国在国际化学界的影响力。
