庄小威1972年出生于江苏省如皋县，1987年毕业于苏州中学的科大少年班预备班，1991年，获得中国科学技术大学物理学学士，1997年，她获美国加州大学伯克利分校物理学博士，1997年至2001年于斯坦福大学攻读博士后。作为年仅40岁的女性，庄小威在科学殿堂里取得的成就令人瞩目，她34岁成为哈佛的化学和物理双学科正教授，是哈佛物理系和化学系少有的双科教授，她在哈佛大学建立了自己的实验室，还是霍华德·休斯医学研究所的研究员，2012年5月1日，她当选为美国国家科学院院士。
庄小威的研究，是要探明生物体系中单个分子或单个粒子的运动表现。庄小威创造性地将荧光光谱和显微分析技术应用于单个分子，这种崭新的物理手段，使得实时揭示复杂生物过程中的分子个体及其运动步骤成为可能。
这要拜跨学科所赐的灵感。事实上，庄小威完全转入了另一领域的研究。她19岁在中国科大拿到本科学位，然后赴美，在加州大学伯克利分校拿到硕士和博士学位，这些学位都归属物理学。1997年之后，她在斯坦福大学师从诺贝尔物理学奖得主朱棣文进行博士后研究时，才偶然与化学、生物学科的合作伙伴一起开始做一些跟踪分子行为的实验，但几乎有整整一年时间只是在摸索试探，什么结果也没做出来。
2001年，庄小威被聘为哈佛大学助理教授。她的物理根底启发她将带荧光的分子标记物附在病毒上，当用激光照射时，标记物发射出特殊的彩色光。用这种方法，借助显微镜，她详实跟踪了单个病毒的行为，也跟踪了诸如蛋白质和核糖核酸 (RNA)片断这样的单个分子行为。她拍摄到单个流感病毒的连续影像，这是世界上首次记录到病毒的各阶段过程。
50万美元的麦克阿瑟“天才奖”因此向她垂青。她是24个获奖者中最年轻的一位，而且是女性。
美国艺术与科学文学院(FAS)的科比先生预见了庄的研究对病毒侵入细胞机制的深入了解和对传染病研究以及药物开发的意义。他说，庄的研究如此引人注目，很高兴麦克阿瑟基金会注意到了“她的天才”。中国科学院院长路甬祥也代表中科院给庄小威发去贺信。
2004年，美国著名的《科技评论》杂志从来自美国、加拿大、英国、中国、韩国、新加坡、印度等国600余提名者中，评选出在纳米技术、计算机与通信及生物技术领域从事前沿技术研究的、年龄在35岁以下的100名青年创新者，庄小威名列其中。
2005年3月，美国霍华德·休斯医学研究会(HHMI，一家为全美科学家提供资助的富有卓越声望的非盈利型研究机构)从全美300多位提名人中选出43位生命科学家(当选者称为HHMI研究员，基本代表了美国生命科学及其相关交叉学科领域最活跃、最富创新能力、最高水平的研究力量，迄今341位当选者中，10人是诺贝尔奖得主，100多人是美国国家科学院院士)，在未来7年中向每位提供700万美元的资助。庄小威和科大校友骆利群榜上有名。
“在科研领域搭建关系网络并不是最重要的，在博士和博士后阶段更应该专注于课题研究，成功的研究成果一定会引起别人的关注，功到自然成。”庄小威这样解释她的“顺”——博士后结束时，她拿到美国七所大学(哈佛、麻省理工、耶鲁、普林斯顿、康奈尔、加州理工、加州大学洛杉矶分校)的offer(录用通知书)，而此后她总能顺利获得研究资金。
2006年初，庄小威晋升为哈佛正教授，34岁的正教授。她在哈佛大学建立了以自己名字命名的单分子生物物理实验室，带领21名博士、博士后研究流感、艾滋病、SARS等病毒侵入宿主细胞的过程。在实验室团队的网页上，她着无袖红色恤衫，戴着墨镜眺望远方，极其舒展。朋友们这样说她：“在课题研究之外，庄小威是一个活泼的女青年。”
做科研是很辛苦的事，对自己的学问有热情，才有动力，保持动力是化解困难的秘诀。每当遇到梗阻，庄小威就勒令自己忘掉过去的成功和失败，一切从头开始，从不轻言放弃。在哈佛大学工作以来，她一周七天，每天都从早上10时工作到半夜12时。她说：“除了吃饭和睡觉，剩下的时间都在工作。”
天才的背后，都是心情的汗水，不要羡慕他人的光芒，你可以知道黑暗中他们是多么辛苦的积攒自己的光芒。