拉姆塞1852年10月2日生于英国的格拉斯哥。他的父母结婚时，都已年近四十，自虑已没有生育子女的希望，没想到第二年就生下小拉姆塞。拉姆塞的父母都是善良聪明的苏格兰人，家庭幸福美满，他们努力使拉姆塞受到良好的教育。
拉姆塞从小喜欢大自然，极善音律，爱读书也爱收藏书，而且很喜欢学习外语。他幼年时的许多行为，使成年人都感到吃惊。他小时经常坐在格拉斯哥自由圣马太教堂里，寂寞地好像是听卡尔文教徒讲道，大人们不明白这位活泼好动的孩子，为什么能安静地坐着。人们总看见他在阅读圣经，走近一看才明白，原来小拉姆塞看的不是英文版的圣经，而是看的法文版，有时又看德文版。他是在用这种方法学习法文和德文。拉姆塞去教堂的另一目的是看教堂的窗子，因为那窗上镶嵌着许多几何图形，他通过那些图形验证学校学的几何定理。
拉姆塞14岁时，被格拉斯哥学院破格录取为大学生。他极肯钻研，他的同班同学菲夫回忆拉姆塞刚上大学时的情形说：“拉姆塞刚入大学时，我们还没学化学，但他一直在家中做各种实验，实验是在卧室中做的，他的卧室四处都放着药瓶，瓶里装着酸类、盐类、汞等等。那时我们才刚刚认识，印象中对他买化学药品和化学仪器很内行。下午，我们常在我家会面，一起做实验，如制取氢、氧，由糖制草酸等。我们还自制了许多玻璃用具，自制了本生灯，拉姆塞是制造玻璃仪器的专家。我相信，学生时代的训练，对他的一生大有好处，除了烧瓶和曲颈瓶以外，所有的仪器，都是我们自制的。”
1870年，拉姆塞大学毕业。毕业后，去德国海德堡拜本生为师继续学习。一年以后，由本生推荐到蒂宾很大学继续深造，他在那里获博士学位。1872一1880年问，拉姆塞在格拉斯哥学院任教职，1880年被布里斯托尔学院聘为化学教授， 1882年任该学院院长， 1888年被选为英国皇家学会会员，1895年获戴维奖章，同年还被选为法国科学院院士， 1911年担任英国科学促进协会主席。1882年，英国化学家、剑桥大学化学教授瑞利（Rayleighj 1842一1919）研究空气的成分，他经过极为精密的定量分析发现，由氨制得的氮，总比由空气制得的氮轻5／1000，反复研究不得其解。于是，他将这一研究事实，刊登在英国《自然界》刊物上，遍请读者解答，但没能得到满意的答复。
拉姆塞得知瑞利的研究以后：征得了瑞利的允许，也开始研究大气中氮的成分，他研究的方法是让空气在红热的镁上通过，让镁吸收空气中的氧和氮。经过反复作用，原空气体积的79／80都已被吸收，只余下1／80。起初，拉姆塞认为余下的气体是氮的一种变种，可能是类似臭氧的物质但经过精密的光谱分析发现，余下的气体，除了氮的谱线以外，尚有原来人们不知道的红色和绿色各种谱线，经克鲁克斯分析，剩余气体的谱线多达200余条。
1894年5月24日，拉姆塞给瑞利的信中与道：“您可曾想到，在周期表第一行最末的地方，还有空位留给气体元素这一事实吗？”同年8月7日他给瑞利的信中又写道：“我想最好用我们两个人的名义发表，对于您的提议，我非常感谢，因为我觉得，一个幸运的机会，已经使我能够制取大量的Q,此外还有两种X……”之后，正值英国科学协会在牛津开会，拉姆塞和瑞利向大会宣布，发现了一种惰性气体。与会学者都很吃惊，这一发现，以主席马登（H.0.Madan）的提议，定名为氩（Argon），即“懒惰的气体”。
元素氖发现以后，拉姆塞在他开发的领域继续深入研究，1895年3月17日，他把他研究太阳元素氦的情况，写信给布卡南（Bachanan），信中说，“那种沥青铀矿经无机酸处理以后，放出的惰性气体，克鲁克斯认为它的光谱是新的，而我从处理方法上来看，我敢确定它不是氖，现在我们正忙于继续制取，数日以后，我希望能制得足量的做密度测定，我想，也许就是我们寻求已久的氢吧。”不到一周，拉姆塞就证明了，这种物质是氦。
1895年3月24日，拉姆塞给他的夫人的信中写道：“先讲一个最新的消息吧，我把新气体先封人一个真空管，这样装好以后，就在分光器上看到它的光谱，同时也看到氖的光谱，这气体中是含有氩的，但是忽又见到一种深黄色的明线，光辉灿烂，和钠的光线虽不重合，可也相差不远，我惶惑了，开始觉得可疑。我把这事告诉了克鲁克斯，直到星期六早晨，克鲁克斯拍来电报。电文如下：从钒铀矿中分离出的气体，为氩和氦两神气体的混和物。”
拉姆塞发现氩、氦两种气体以后，继续研究，又发现了氪、氖和氙。
拉姆塞继续发现的各种惰性气体，多得特拉弗斯的帮助，他们设法取得了1升的液态空气，然后小心地分步蒸发，在大部分气体沸腾而去之后，遗下的残余部分，氧和氮仍占主要部分。他们进一步用红
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