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1921年毕业于上海同济医工专门学校医预科，1928年获德国土滨根大学自然科学博士学位，1948年当选为中央研究院院士，1955年被选聘为中国科学院学部委员（院士），1978年加入了中国共产党，2003年国际永久编号36015的小行星命名为贝时璋星。

贝时璋主要研究包括动物个体发育、细胞常数、再生、中间生、性转变、染色体结构、细胞重建、昆虫内分泌腺、甲壳类动物眼柄激素等方面，其中尤以关于细胞重建的研究最为突出。鉴于他长期从事实验细胞学研究取得的卓越成就，德国土滨根大学又于1978年、1988年和2003年三次授予博士学位。他以“学科交叉”理念创建了浙江大学生物系、中国科学院生物物理研究所和中国科技大学生物物理系，他组织开展了“核试验放射性本底自然监测”、“核爆试验对动物本身及其远后期辐射效应监测”、“生物探空火箭”等研究工作，为中国生命科学和“载人航天”事业做出了杰出贡献。