1949年，因為國共內戰，丁肇中全家輾轉遷入臺灣，進入竹南國小就讀，小學畢業於台中市大同國小。當年後來考入了臺北市立成功中學初中部。隔年轉入臺北市立建國中學初中部，1952至1954年就讀高中部。初中時，他在數理領域已有卓越表現。高中畢業會考時，被保送進入國立成功大學前身的臺灣省立臺南工學院。後來參加聯考，考進臺南工學院機械工程系。1956年九月，丁肇中以志趣不合為由休學，進入美國密西根大學修習工程學、數學和物理學。[2]1959年，獲得數學和物理學學士學位。1962年獲得物理博士學位。

丁肇中是家中長子，有一弟一妹，分別取名為丁肇華及丁肇民，全家皆擁有中華民國國籍。丁肇中接受中國中央電視台主持人曲向東採訪時，在被問到如果有第四個兄弟姊妹，是否取名為「丁肇族」時，他爽快說：「不，叫丁肇國，因為沒有這個國，所以就到台灣去了！」取名「中華民國」是要紀念為中華民國起義而殉國的外祖父王以成

丁肇中到底是台灣人還是外省人
至少丁肇中本人腦筋很清楚
知道自己是中華民國
不要亂吃豆腐，丁肇中很明確告訴你他是中華民國

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