1985年，祝世宁考取了南京大学物理系研究生。

1988年，祝世宁在南京大学获得硕士学位。

1990年，祝世宁被选进闵乃本院士领导的研究组，投入到研制新型介电体超晶格材料的研究中。祝世宁和他的同事一道，研制出了世界上第一块能同时出二色激光的准周期介电体超晶格。

1996年，祝世宁在南京大学获得博士学位。10月，在闵乃本的推荐下，祝世宁赴美国宾夕法尼亚州立大学材料研究所（MRL）开展合作研究工作。同年，以微结构功能晶体为主题的第一届中美物理学双边会议在南京大学召开，祝世宁在会上介绍了实验结果，这项工作发表在世界级学术刊物《科学》上，该工作后来入选了科技部1998年度中国基础研究十大新闻。

2005年，祝世宁担任南京大学物理学系主任。

2007年，祝世宁当选中国科学院院士。

2009年，祝世宁担任南京大学物理学院院长。

2015年6月14日，祝世宁当选为江苏省科学技术协会第九届委员会副主席。

2017年，祝世宁当选美国物理学会会士（APS Fellow）。

2023年4月，受聘为苏州城市学院光电子信息专精特新产业学院名誉理事长。

2023年9月，祝世宁获聘“鼓楼区院士课堂终身专家”。

祝世宁在铁电畴工程方面，发现了铌酸锂型铁电体电畴反转动力学规律，发展了图案极化技术，研制出不同功能的介电体超晶格材料。在微结构晶体功能研究方面，发展了非共线准相位匹配技术，并应用于光的非线性弹性散射、增强拉曼散射、非线性切仑科夫辐射和纠缠光研究等。在全固态激光器研究方面，将超晶格材料与全固态激光技术结合，研制了光学超晶格多波长激光器和可调谐激光器等。

2022年9月14日，国际顶级学术期刊《自然》发表了我国科学家在下一代光电芯片制造领域的重大突破。南京大学张勇、肖敏、祝世宁领衔的科研团队，发明了一种新型“非互易飞秒激光极化铁电畴”技术，将飞秒脉冲激光聚焦于材料“铌酸锂”的晶体内部，通过控制激光移动的方向，在晶体内部形成有效电场，实现三维结构的直写和擦除。这一新技术，突破了传统飞秒激光的光衍射极限，把光雕刻铌酸锂三维结构的尺寸，从传统的1微米量级（相当于头发丝的五十分之一），首次缩小到纳米级，达到30纳米，大大提高了加工精度。这一重大发明，未来或可开辟光电芯片制造新赛道，有望用于光电调制器、声学滤波器、非易失铁电存储器等关键光电器件芯片制备，在5G/6G通讯、光计算、人工智能等领域有广泛的应用前景。

截至2017年4月，祝世宁在Science、Nature系列子刊、美国物理评论快报（PRL）等国际学术刊物上发表论文300余篇；拥有国际、国家发明专利20余项。

截至2017年4月，祝世宁先后主持或参加过国家攀登计划、国家重点基础研究“973”、高科技“863”、自然科学基金重点等项目以及科技部重大仪器专项，国家基金委创新群体。与合作者一起完成的研究成果三次获中国基础研究年度十大新闻，二次被评为中国高校年度科技十大进展；作为主要完成人（排名第三）所完成的“介电体超晶格的设计、制备、性能与应用”项目获2006年国家自然科学一等奖。

祝世宁表示，在时代的改革之时，要主动适应时代，践行自力更生，奋发图强的周恩来精神，主动承担新时代的使命。

祝世宁在南京大学开设《凝聚态光物理》、《波与波物理》（新生研讨课）等课程。

祝世宁出生于南京，因为南京简称“宁”，所以父母给他取名“世宁”。而1949年这个特殊的年份，让“祝世宁”这个名字赋予了更多的意义。很多人将他的名字理解为“希望世界不再有战乱，祝福刚刚诞生的新中国和平安宁”。1984年祝世宁因消化道大出血在医院动了手术。在身体恢复期间，他萌生了读研究生的想法。

在科研这条崎岖的山路上，祝世宁院士不仅是一位辛勤的耕耘者，亦是一位敬业的引路人，默默而努力。（《中国研究生》2009年第9期评）

祝世宁在“基于铁电畴工程的准位相匹配非线性光学、多波长激光技术以及量子光学应用”方面作出了杰出贡献。（2012年入选美国光学学会会士）

祝世宁成功将铁电畴应用于非线性光学、激光技术和量子光学领域并做出重要贡献。（南京大学现代工程与应用科学学院评）

“祝世宁等人对这一领域（铁电畴工程学方面）进行了关键性的推进，这就是制备出Fibonacci序列铁电畴超晶格”。（2003年Fousek教授在铁电学研究55周年纪念会上指出）