吴明卫，毕业于安徽省合肥市中科大附中，1986年考入中国科学技术大学近代物理系，1990年获得郭沫若奖学金，1991年获得学士学位。同年，吴明卫继续在科大就读研究生，1995年获得凝聚态物理博士学位。

博士毕业后，吴明卫曾在美国Stevens技术所、美国Rochester大学博士后、德国法兰克福大学理论物理研究所、美国加利福尼亚大学Santa Barbara分校从事博士后研究。2001年2月至2001年12月担任日本东京大学研究员。

吴明卫博士自2000年11月 至今担任中国科技大学教授，2002年8月起任西藏大学数理系客座教授，2003年2月至4月曾赴美国Delaware大学访问。2004年至今担任合肥微尺度物质科学国家实验室首席研究员。此外，吴明卫教授是中科院“百人计划”资助者，国家杰出青年基金获得者。