1957年11月—1961年7月，就读于苏联医学科学院实验医学研究所，毕业后获得医学科博士学位。

1961年8月—1969年12月，任中国医学科学院实验医学研究所病理系医学遗传组助理研究员。

1970年1月—1973年10月，任职于青海省海西州都兰县夏日哈公社卫生院。

1974年10月—2017年，先后任中国医学科学院肿瘤研究所细胞生物室主任、助理研究员、副研究员、研究员。

1980年11月，当选为中国科学院学部委员（院士）。

1988年11月—2002年2月，任分子肿瘤学国家重点实验室主任。

1989年1月，任中国医学科学院中国协和医科大学终身研究员。

2017年10月16日，在北京逝世，享年91岁。

1958年—1961年，吴旻开创了苏联和中国的现代人体细胞遗传学研究。1974年，开始对中国北方食管癌的遗传病因进行研究。20世纪80年代，提出通过遗传学分析对食管癌高发区进行规模预防以降低发病率的策略。1983年，开始进行分子水平的研究，着手分离中国食管癌的易感基因（抑癌基因），试用维甲酸等促使癌细胞分化成熟，应用抑癌基因和分化基因进行癌症基因治疗，分析食管上皮癌变过程各阶段基因表达的动态变化建议并参与中国人类基因组计划和生物信息学的启动和发展。

截至2017年10月，吴旻以中文、俄文、英文发表论文及科普、报刊文章 400 余篇，其中部分论著参考如下：

[1]何洪智，赵晓航，张立勇，等.蛋白质泛素化降解途径与肿瘤发生的关系[J].世界华人消化杂志，2002，10（12）：4.

[2]刘连新，周津，王秀琴，等.凋亡相关基因在肝癌及正常肝组织表达概况[J].中华肿瘤杂志，2001，23（4）：5.

[3]曹雪涛，顾健人，刘德培，等.我国基因治疗的研究前景与战略重点[J].中华医学杂志，2001，81（12）：4.

[4]刘连新，姜洪池，朱安龙，等.三氧化二砷对肝癌细胞系HLE的影响[J].中国普通外科杂志，2001，10（2）：134-138.

[5]吴旻，马洁，张林.肿瘤分子靶向治疗学[M].人民卫生出版社，2009.

[6]吴旻.肿瘤遗传学[M].科学出版社，2004.

[7]吴旻.发展基因组学和生物信息学刻不容缓[J].中国医学科学院学报，2000.

[8]颉东旭，丁芳，王秀琴，等.As2O3诱导人食管鳞状上皮癌EC8712细胞基因表达概况分析[J].科学通报，1999， 44（12）：6.

[9]刘连新，朱安龙，陈炜，等.三氧化二砷对原发性肝癌的作用及其机理研究[J].中华外科杂志，2005.

吴旻在中国开创了医学遗传学学科，并为优生学学科正名。

截至2017年10月，吴旻共培养硕士、博士和博士后106名，他培养的学生有中国医学科学院研究员刘芝华，基因组学家杨焕明院士，中国医学科学院肿瘤研究所研究员徐宁志，中国科学院微生物研究所研究员叶昕，中国协和医科大学肿瘤研究所分子肿瘤学国家重点实验室研究员赵晓航等。

吴旻的父亲吴贻荪只读过几年私塾，靠自学考上了北平的报务员训练班，毕业后成为三等报务员并留在北平。吴旻的母亲丁韫如曾读过初中。吴旻小名鑫宝，学名吴铭祖（吴旻是上大学时改的名字）。吴旻出生几个月后，就随父母回到了南方。尽管家中随着吴旻三个弟妹的到来经济日趋拮据，从未上过学的吴贻荪还是把希望寄托在长子吴旻身上。

吴旻的妻子彭仁玲1955年毕业于武汉同济医学院，是1959年北京医科大学的研究生，两人育有两个孩子，大女儿是吴双，一家四口都学医。

“吴旻是中国遗传学奠基人之一，在普及遗传医学知识、改善人民群众生活质量方面做出重大贡献。”（《科技日报》评）

“吴旻是中国医学界的精英，在他身上有着爱国主义精神和高尚的职业道德。”（时任九三学社中央主席韩启德评）

“吴旻开创了中国的人体细胞遗传学新领域，是中国医学遗传学的奠基人之一。”（中国科学院评）

“吴旻是中国著名的医学遗传学家，中国现代医学遗传学的主要奠基者，中国人类基因组项目的倡导者和启动者。”（《遗传》评）

为了奖励在医学遗传学领域做出贡献的人才，2013年，中国遗传学会设立“吴旻医学遗传奖”，包括“吴旻医学遗传贡献奖”和“吴旻医学遗传创新奖”两个分项。