1920年1月2日，在苏联彼得罗维奇的一户犹太家庭中，犹大·阿西莫夫和妻子安娜迎来了新的家庭成员，他们为孩子起名艾萨克·阿西莫夫 。
事实上，阿西莫夫的生日很可能不是这一天 。由于当年彼得罗维奇的记录十分不可靠，当时犹太人使用的日历与公历的换算也较混乱，阿西莫夫有可能在1919年底就出生了，他的父母也不确定 。但这位作家并不在意，他“决定”将1月2日这一天当作自己的生日 。
1923年，3岁的阿西莫夫随家人一起移民美国，落脚在纽约布鲁克林 。他的父亲在布鲁克林经营一家糖果店，同时售卖报刊杂志 。
在他的第一部自传《记忆犹新》（In Memory Yet Green）中，阿西莫夫曾讲述了童年的经历对他日后成为一位笔耕不辍的高产作家的影响 。阿西莫夫的父亲工作认真，他的糖果店每天6点开门，凌晨1点打烊，一周七天如此 。
小阿西莫夫每天必须6点起床，帮家里送报纸，下午放学后也要飞奔回家，在店里帮忙 。哪怕他仅仅迟了几分钟，他的父亲就会骂他是“folyack”，就是意第绪语中的“懒鬼” 。
即使过去50多年，他对此仍然记忆犹新，并在书中写道，“我很骄傲我体内有一种生物钟，即使不用闹钟，我也能在早上6点准时起床 。我仍在向父亲证明，我不是个‘folyack’” 。
阿西莫夫从小就表现出了惊人的语言和学习天赋 。5岁时，他通过布鲁克林的路牌自己学会了认识英文单词 。几年后，在父亲的帮助下，他学会了阅读意第绪语 。父亲店里的那些杂志报刊成了他认识世界的窗口 。
在学校里，他也是“天才学生”，他跳级了几次，迅速地完成了高中以前的学业，15岁就已经从高中毕业 。
1939年，阿西莫夫从哥伦比亚大学获得化学的学士学位，随后在经历第二次世界大战和短暂的服役后，他于1948年获得了化学博士学位 。
这一时期同样是阿西莫夫开始科幻创作的时间 。1939年，阿西莫夫创作的第一篇科幻故事在《新奇科幻故事》（Astounding Science Fiction）上发表 。他用稿费支付了大学和研究生期间的学费 。
这段时期，阿西莫夫一直认为自己只是个“不入流”的作家，直到1941年，他的中篇小说《夜归》（Nightfall）登上了《新奇科幻故事》的封面 。
《夜归》是一部典型的社会科幻小说，故事对人类环境进行了深思 。这篇小说收获了极大赞誉，阿西莫夫自己也曾表示，《夜归》是他写作生涯的分水岭，无可否认，他写出了一部经典 。
在第二次大战的刺激下，科幻创作获得了巨大发展的空间 。战后，愿意发表科幻故事的杂志越来越多，紧接着，图书出版商也敏锐地嗅到了这一契机，开始给科幻作品更多的出版机会 。
随后，太空时代到来，苏联发射第一颗人造地球卫星，这带来了绝佳的机会，让太空、宇宙和科学更多进入大众的视野，科普出版开始蓬勃 。
彼时，阿西莫夫已经接受了他的第一份（也是唯一一份）学术工作，开始在波士顿大学教授生物化学 。在和同事共同编写生物学教材的过程中，他发掘出了自己对科普的兴趣 。从那之后，科幻和科普，以及各种题材的写作伴随了他一生 。
他一直保持着每天早上6点起床的习惯 。他的写作日常是，早上7点半前开始在打字机前坐下，一直工作到晚上10点 。尽管阿西莫夫的想象力可以在宇宙间肆意驰骋，但他本人却恐惧乘坐飞机，大多数时间都在书房中埋头创作 。
“做一位写作成瘾的作家的太太，这种命运比死还悲惨 。因为你的丈夫虽然身在家中，却经常魂不守舍 。再没有比这种结合更悲惨的了 。”
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