1945年11月24日，出生在湖南省南縣一個(gè)農(nóng)民家庭。作為農(nóng)民的兒子，吃苦耐勞成為黃伯云的精神底色。

1964年09月，以優(yōu)異的成績(jī)考入中南礦冶學(xué)院特種冶金系進(jìn)行粉末冶金專業(yè)的學(xué)習(xí)。

1969年08月，畢業(yè)后留校在中南礦冶學(xué)院新材料研究所從事科研和教學(xué)工作，直到1980年08月。

1978年，參加出國(guó)人員考試，以學(xué)校參考人員總分第一的成績(jī)被錄取為冶金部出國(guó)訪問(wèn)學(xué)者。

1980年08月，開(kāi)始在美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)及AMES國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)和研究工作。入校不久后，受到一位叫McGee的教授的賞識(shí)，并在他的主導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)中國(guó)教育部的批準(zhǔn)，正式成為這位美國(guó)材料界權(quán)威人士的研究生，同時(shí)由愛(ài)荷華州立大學(xué)提供攻讀博士學(xué)位的全額獎(jiǎng)學(xué)金。

1986年08月，完成了碩士、博士研究生的學(xué)習(xí)并獲得碩士、博士學(xué)位。

1986年08月至1988年05月，在美國(guó)田納西大學(xué)從事博士后研究工作。在美學(xué)習(xí)和工作的八年時(shí)間里，累計(jì)發(fā)表了十多篇有重大影響的學(xué)術(shù)論文，得到美、法、日等國(guó)科學(xué)家的高度評(píng)價(jià)。

1988年9月13日，攜妻帶女回到中國(guó)，回到母校擔(dān)任一名普通教師。

1988年09月至1989年09月，在中南工業(yè)大學(xué)粉末冶金研究所工作，1988年12月破格晉升為教授。

1989年09月至1990年12月，任中南工業(yè)大學(xué)粉末冶金研究所總工程師。

1990年12月至1992年12月，任中南工業(yè)大學(xué)粉冶所所長(zhǎng)。

1992年12月至1997年06月，任中南工業(yè)大學(xué)副校長(zhǎng)，1993年評(píng)定為博士研究生導(dǎo)師。

1997年06月至2000年04月，任中南工業(yè)大學(xué)校長(zhǎng)，1999年12月當(dāng)選為中國(guó)工程院院士。

2000年，創(chuàng)辦湖南剎車材料實(shí)業(yè)有限公司和湖南英捷新材料公司并任董事長(zhǎng)。

2000年04月至2001年12月，任新合并成立中南大學(xué)的黨委常委、常務(wù)副校長(zhǎng)。

2001年07月，創(chuàng)建湖南博云新材料股份有限公司，成為公司最大個(gè)人股東。

2001年12月至2004年08月，任中南大學(xué)黨委常委、校長(zhǎng)。

2002年11月，當(dāng)選中國(guó)共產(chǎn)黨第十六次全國(guó)代表大會(huì)代表。

2004年09月至2011年10月，任中南大學(xué)黨委常委、校長(zhǎng)（副部長(zhǎng)級(jí)——2004年中南大學(xué)升格為副部級(jí)高校）。

2006年05月，當(dāng)選中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第七屆全國(guó)委員會(huì)副主席。

2007年10月，當(dāng)選中國(guó)共產(chǎn)黨第十七次全國(guó)代表大會(huì)代表。

2008年03月，當(dāng)選中國(guó)人民政治協(xié)商會(huì)議第十一屆全國(guó)委員會(huì)委員。

2009年10月01日，應(yīng)邀赴天安門城樓觀看中華人民共和國(guó)成立60周年閱兵儀式。

2011年05月30日，當(dāng)選中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)第八屆全國(guó)委員會(huì)副主席。

2011年10月26日，因年齡原因不再擔(dān)任中南大學(xué)校長(zhǎng)，由張堯?qū)W繼任。

2011年12月08日，全票當(dāng)選湖南省科協(xié)九屆委員會(huì)主席。

2013年3月，當(dāng)選中華人民共和國(guó)第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)常委會(huì)委員。

黃伯云長(zhǎng)期從事先進(jìn)復(fù)合材料、高性能摩擦材料、高溫結(jié)構(gòu)材料、粉末冶金材料以及其它新材料的研究與開(kāi)發(fā)。他共完成國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家863高技術(shù)項(xiàng)目、國(guó)家973重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目和國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目等10余項(xiàng)。其中，從1996年開(kāi)始主持研究的“高性能炭/炭航空制動(dòng)材料的制備技術(shù)”，榮獲2004年度國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，結(jié)束了該獎(jiǎng)項(xiàng)連續(xù)六年空缺的歷史，同時(shí)，這個(gè)項(xiàng)目的成功開(kāi)發(fā)，使中國(guó)打破了歐、美在此項(xiàng)技術(shù)上的壟斷；“高性能粉末冶金飛機(jī)剎車材料制造”，實(shí)現(xiàn)了某型飛機(jī)剎車材料的國(guó)產(chǎn)化；“鐵基、鎢基復(fù)雜精細(xì)零部件注射成型技術(shù)”，創(chuàng)造了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，為精密復(fù)雜零部件制造提供了整套關(guān)鍵技術(shù)；研制的“釤-鈷和鈰鈷銅鐵磁性材料”成功應(yīng)用于中國(guó)人造衛(wèi)星的關(guān)鍵通訊器件；獲國(guó)家授權(quán)發(fā)明專利10多項(xiàng)，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文100多篇，其中被SCI和EI分別收錄43篇、81篇，出版專著2部。 ^{[9]  [23-24]} 

1988年，項(xiàng)目被原中國(guó)國(guó)家計(jì)委正式立項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)總投入1.54億元，開(kāi)始了工業(yè)性實(shí)驗(yàn)。

黃伯云院士調(diào)集60多名材料、化學(xué)、冶金、機(jī)械、電子、航空等6大類的工程技術(shù)人員，將項(xiàng)目分解成制造方法和工藝技術(shù)、制造關(guān)鍵工藝設(shè)備、抗氧化涂層和涂層技術(shù)、材料的組織結(jié)構(gòu)摩擦磨損性能、性能測(cè)試技術(shù)和評(píng)價(jià)方法、適航和地面慣性臺(tái)實(shí)驗(yàn)技術(shù)等六大子課題同時(shí)攻關(guān)。

2002年，黃伯云率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)攻克了炭/炭復(fù)合材料制備過(guò)程中的系列難題，走出了一條與國(guó)外完全不同的技術(shù)路線，建立了全新的、完整的高性能炭/炭復(fù)合技術(shù)體系，在國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)了具有顯著特色和自主制備技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能炭/炭剎車材料制備技術(shù)，形成了重大成果和發(fā)明，其關(guān)鍵技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。在理論上發(fā)現(xiàn)了CVI微區(qū)氣氛原子堆積和摩擦膜形成的微觀機(jī)理；在國(guó)內(nèi)外首次設(shè)計(jì)并采用全炭纖維預(yù)制體，突破了國(guó)外的預(yù)氧絲預(yù)制體模式；首創(chuàng)了逆定向流—徑向熱梯度CVI熱解炭沉積技術(shù)。2005年時(shí)已形成11項(xiàng)國(guó)家專利，其中已授權(quán)9項(xiàng)，同時(shí)研發(fā)了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的6大類30多臺(tái)套成套關(guān)鍵工藝設(shè)備。 ^[25] 

采用該制備技術(shù)生產(chǎn)的高性能炭/炭復(fù)合材料航空剎車副，與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，使用強(qiáng)度提高30%，耐磨性提高20%；壽命提高9%；價(jià)格降低21%；生產(chǎn)效率提高100%；高能制動(dòng)性能超過(guò)25%。 ^[25] 

此外，他們還創(chuàng)立了實(shí)驗(yàn)室材料性能測(cè)試和評(píng)價(jià)方法；建立了中國(guó)首個(gè)炭/炭剎車材料地面試驗(yàn)裝置，規(guī)范并制定了中國(guó)首個(gè)適航標(biāo)準(zhǔn)。 ^[25] 

為了把科研成果盡快轉(zhuǎn)化為先進(jìn)生產(chǎn)力，中南大學(xué)建成了年產(chǎn)一萬(wàn)盤炭/炭剎車片的工業(yè)化示范生產(chǎn)線。 ^[25] 

為了擴(kuò)大生產(chǎn)，黃伯云與同事們先后注冊(cè)成立了4個(gè)學(xué)科性公司，其中，2004年1月15日，中南大學(xué)湖南博云新材料有限公司創(chuàng)業(yè)基地投入建設(shè)，被中國(guó)有關(guān)部門批準(zhǔn)可以生產(chǎn)“炭/炭”剎車副，該基地占地150多畝，投資1．5個(gè)億，當(dāng)年產(chǎn)值達(dá)5000多萬(wàn)。 ^[25] 

全校14位院士中有9名相繼辦起了學(xué)科性公司。學(xué)校實(shí)現(xiàn)了1億多元的無(wú)形資產(chǎn)的資本化，拉動(dòng)3億元民間資本投資，形成近5億元的資本總量推動(dòng)科技創(chuàng)新，先后辦起50多個(gè)學(xué)科性公司，完成200多個(gè)新產(chǎn)品的市場(chǎng)化。黃伯云的湖南剎車材料公司僅用一年多時(shí)間就形成了年產(chǎn)300盤的生產(chǎn)線，每年可為中國(guó)節(jié)約外匯5億多美元。 ^[25] 

據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家工程技術(shù)數(shù)字研究館信息：1992年至2005年期間，黃伯云共培養(yǎng)6名學(xué)生獲得博士后學(xué)位，19名獲得碩博士學(xué)位，26名獲得碩士學(xué)位，最近名單如下：

【鄒儉鵬】 學(xué)位類別：博士 ；授予學(xué)位日期 2005年10月01日； 授予學(xué)位單位： 中南大學(xué)

學(xué)位論文：HA/316L不銹鋼生物功能梯度材料研究

【羊建高】 學(xué)位類別：博士 ；授予學(xué)位日期2004年12月01日； 授予學(xué)位單位：中南大學(xué)

學(xué)位論文：梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的制備原理及梯度形成機(jī)理研究

【湯慧萍】 學(xué)位類別：博士 ；授予學(xué)位日期2004年12月01日； 授予學(xué)位單位：中南大學(xué)

學(xué)位論文：汽車用粉末冶金Ti-Fe-Mo-Al合金的研究

【熊翔】 學(xué)位類別：博士 ；授予學(xué)位日期2004年06月01日； 授予學(xué)位單位：中南大學(xué)

學(xué)位論文：炭/炭復(fù)合材料制動(dòng)性能研究

【張武裝】 學(xué)位類別：碩士 ；授予學(xué)位日期2004年06月01日； 授予學(xué)位單位：中南大學(xué)

學(xué)位論文：具有梯度結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金刀片基體研究

【王海兵】 學(xué)位類別：碩士 ；授予學(xué)位日期2004年04月01日； 授予學(xué)位單位：中南大學(xué)

學(xué)位論文：梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的制備及梯度形成機(jī)理分析

【李宇春】 學(xué)位類別：博士后 ；授予學(xué)位日期2003年11月01日； 授予學(xué)位單位：中南大學(xué)

學(xué)位論文：復(fù)合金屬陶瓷在鋁電解電極中的應(yīng)用研究

《鈦鋁基金屬間化合物》（中南工業(yè)大學(xué)出版社1998年）

《粉末注射成形流變學(xué)》（中南大學(xué)出版社2001年）

《生物材料學(xué)》（科學(xué)出版社2004年）

《高性能炭/炭航空制動(dòng)材料的制備技術(shù)》（湖南科學(xué)技術(shù)出版社2010年） ^[39] 

《炭陶制動(dòng)材料的研究與應(yīng)用》（2006全國(guó)摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議 ）

《不同服役條件下冷凝器白銅管的腐蝕特性》（第十屆全國(guó)青年材料科學(xué)技術(shù)研討會(huì)）

《納米90W-7Ni-3Fe復(fù)合粉末的熔化點(diǎn)降低特性》（第十屆全國(guó)青年材料科學(xué)技術(shù)研討會(huì)）

《低成本粉末冶金Ti-Fe-Mo-Al-Nd合金的研究》（第十二屆全國(guó)鈦及鈦合金學(xué)術(shù)交流會(huì)） ^[40] 

黃伯云多年來(lái)發(fā)表期刊論文七百多篇，后期論文主要有：

《Surface adsorption phenomenon during the preparation process of nano WC and ultrafine cemented carbide》（2007年 25卷 2期 INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRACTORY METALS & HARD MATERIALS）

《不同剎車壓力下C/C復(fù)合材料的摩擦性能與摩擦面研究》（ 2007年 25卷 2期 潤(rùn)滑與密封）

《低溫化學(xué)氣相滲透法制備Cf/TaC復(fù)合材料的研究》（2007年 22卷 02期無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)）

《建立當(dāng)代中國(guó)大學(xué)自主創(chuàng)新體系》（2007年 22卷 01期 中國(guó)鎢業(yè)）

《鎢基合金穿、破甲材料的研究進(jìn)展》（2007年 22卷 01期中國(guó)鎢業(yè)）

《Friction and wear behaviors and mechanisms of Fe and SiO2 in Cu-based P/M friction materials》（2007年 262卷 9-10期 WEAR）

《Synthesis of tungsten oxide tapered needles with nanotips》（2007年 303卷 2期 JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH) ^[41] 

中國(guó)教育報(bào)：“作為一名院士、一名科學(xué)家，黃伯云在科學(xué)研究上的這種不達(dá)目的不罷休的科學(xué)探究精神，將會(huì)極大地鼓舞廣大高校科研人員，激發(fā)他們?yōu)閲?guó)家、為社會(huì)研制出更多的高科技成果。正是像黃伯云這樣用“特殊材料”制成的科學(xué)家，以他們敢于攻克任何難關(guān)的勇氣，一步步推動(dòng)著中國(guó)科研事業(yè)的發(fā)展。黃伯云實(shí)驗(yàn)爐里那不熄的火焰，點(diǎn)亮的是中國(guó)高科技發(fā)展的歷史。” ^[9] 

湖南日?qǐng)?bào)：“因?yàn)辄S伯云，中國(guó)在航空制動(dòng)材料領(lǐng)域的國(guó)際地位變了；不變的，是一位赤子幾十年如一日對(duì)祖國(guó)執(zhí)著的情懷！”

“感動(dòng)中國(guó)2005年度人物”頒獎(jiǎng)詞：“這個(gè)和世界上最硬材料打交道的人，有著溫潤(rùn)如玉的性格，淵博寬厚，抱定赤子之心；靜能寒窗苦守，動(dòng)能點(diǎn)石成金。他是個(gè)值得尊敬的長(zhǎng)者，艱難困苦，玉汝以成，三萬(wàn)里回國(guó)路，二十年礪劍心，大哉黃伯云！” ^[5]