長岡半太郎
幼少期と学生時代
現在の長崎県大村市で大村藩藩士長岡治三郎の一人息子として生まれ、幼少期には大村藩藩校五教館（長崎県立大村高等学校の前身）で学んだ。
長岡家は1874年（明治7年）に上京し、半太郎は本郷区湯島小学校に入学。小学校では成績が悪かったらしく、落第したこともあった。共立学校から東京英語学校（東京大学予備門）に進学。父治三郎の転勤などに伴い、大阪英語学校（大阪専門学校）に転校後、東京大学予備門に再入学している。
1882年（明治15年）9月に東京大学理学部（1886年から帝国大学理科大学）に進学。在学中、1年休学している。休学中は、東洋人（日本人）に欧米人に劣らない独創的見識があるのかについて悩み、漢学の道に進むことも考えていた。物理学科に進んでからは、教授山川健次郎や助教授田中舘愛橘、イギリス人教師ノットのもとで学んでいる。
東京帝国大学教授
1887年（明治20年）に大学院に進学後、そのまま大学に残り1890年（明治23年）に助教授就任。
1893年（明治26年）から1896年（明治29年）にかけドイツに留学し、ルートヴィッヒ・ボルツマンのもとで学ぶ。帰国後、教授に就任。以来、1926年（大正15年）に60歳で定年退職するまで東京帝国大学（1897年に帝国大学から改名）教授を勤めた。
家族
1892年（明治25年）に箕作麟祥の三女・操子と結婚し、3男1女をもうけた。長男治男は理化学研究所理事長、次男正男は日本光学工業社長を勤め、長女は半太郎の弟子岡谷辰治と結婚した。半太郎の孫の長岡延子はピアニストとして将来を嘱望されたが、東京大空襲で死亡している。また、延子の義妹の長岡純子（旧姓長松）もピアニスト。
妻・操子が1902年（明治35年）に亡くなるとまもなく、平川登代と再婚。登代との間には5男をもうけた。五男・嵯峨根遼吉は実験物理学者、八男・長岡振吉は、工作機械技術者（オークマ常務取締役、豊橋技術科学大学教授を歴任）。
業績
長岡は大学院時代から磁歪の実験研究に取り組み、並行して回折の数理物理学的な研究も行った。また、地震や地球物理学の研究にも携わり、地磁気の測量、流星による電波の散乱の報告などをしている。その後、研究の対象は原子構造論や分光学、水銀還金などに広がった。
1900年（明治33年）にフランス・パリで開催された万国物理学会には、アンリ・ポアンカレやキュリー夫妻（ピエール・キュリーとマリ・キュリー）、アンリ・ベクレルなどといった当時の有名物理学者とともに参加。磁歪の研究成果を報告している。
また、世界の物理学の最新情勢を日本に紹介する仕事も積極的に行なっている。1888年（明治21年）には、ハインリヒ・ヘルツの実験について特別講演を行い、紹介記事を執筆した。留学中の1895年には、ヴィルヘルム・レントゲンによるX線発見の報告を日本に送った。また、1922年（大正11年）にアルベルト・アインシュタインが来日し、日本中でアインシュタインブームが起こった際は、宮中にて相対性理論の講義を行なった。
土星型原子モデルの提唱
1900年代初頭、原子が不可分の粒子ではなく、正電荷に帯電する粒子と負電荷に帯電する粒子の集まりであるらしいことが判明していた。当時著名な物理学者であった英国のJ・J・トムソンは、1904年に、正に帯電した球の内部を負電荷の粒子が自由に運動しているという、ブドウパンのような原子モデルを提唱した。それに対して長岡は、同じく1904年（明治37年）に、中央に正電荷を帯びた原子核があり、その周りを負電荷を帯びた電子がリング状に回っている土星型の原子モデルを発表した。原子核の周りを電子が回っている原子模型は、長岡より2年前にジャン・ペランも提唱していたが定性的なものであり、長岡の論文はマクスウェルの土星の環の安定性についての研究に影響を受けた、より精巧なものだった。
長岡のモデルにおいては、中心に重くて電荷の大きい核があり、その周りに数千～数万個の電子が回っていると仮定をすることで、原子はある程度の安定性を得られたが、最終的には電子が電磁波を放射してエネルギーを失って核と合体してしまう懸念点があり、当初はあまり注目されなかった。また原子のスペクトル線を説明できるとしたが、実験とは上手く合わなかった。
しかし1911年、アーネスト・ラザフォードがα線の散乱実験を行い、原子核を発見（→ラザフォード散乱）。この実験結果に基づいてラザフォードの原子模型を発表した。これは原子核があり、その周りを電子が回っているという点は、長岡の土星模型と似たものであった。原子核の周りを回る電子の問題については、ニールス・ボーアによる1913年のボーアの原子模型で、ある規則にもとづく場合に安定して電子が存在していることが仮定された。「どうして加速度運動をしているのに、電磁波を放射してエネルギーを失わないのか」については、前期量子論（ボーアの原子模型もこれに含まれる）を経て、量子論に至って電子は「点のようなもの」ではない、とする事で最終的に結論された。
長岡係数の提唱
1909年5月6日、電気工学において、有限長ソレノイド（コイル）のインダクタンスを求めるための係数、長岡係数を発表した。
水銀還金
1924年9月に発表された水銀を金に変えることを可能にする夢の研究である。水銀は原子番号80、金は原子番号79であるから、「水素元子」（陽子）1個を除去すると金が得られるとし、水銀の「核を攪乱」したところ金が見つかったとされる。長岡の目的は原子を改変して原子の理解を深めることで水銀から金を作る研究は部分的な応用例であったが、理化学研究所の広報が報道をあつめて発表し、この研究は資源の少ない日本に多大な恩恵をもたらす「錬金術」であるとセンセーショナルに報じられた。しかしその後10年研究が続けられたが成果なく、誤りであったのだが、長岡半太郎は認めることはなかった。また他の学者も物理学の重鎮に対して批判をすることはなかった。。
東北帝国大学創立
1906年（明治39年）、東北帝国大学の設立が閣議決定されると、長岡はその教授人選を依頼された。その結果、長岡の弟子にあたる本多光太郎や日下部四郎太・愛知敬一・石原純が東北帝国大学教授となった。長岡自身も初代理科大学長として推薦されて本人も受諾する気であったものの、最終的には引き留められて東京帝国大学に残った。
大阪帝国大学創立
1931年に創立されて長岡が初代総長となった大阪帝国大学では、理学部長に真島利行 、物理主任教授に八木秀次、教授に娘婿の岡谷辰治や長岡と同じく箕作一族から出た菊池正士（長岡の先妻・操子は菊池の又従姉にあたる）らを任命した。また、湯川秀樹は講師として一時岡谷研究室に所属した。