Bioquímico, licenciado en ciencias químicas por la Universidad de Barcelona (1947), se doctoró en bioquímica en el Baylor College of Medicine de Houston (EEUU) en 1956, donde estudió el metabolismo del ácido fórmico en los tejidos animales, investigaciones que fueron clave para el estudio sobre el origen de la vida y la interpretación de la ausencia de vida en el planeta Marte.
En 1955 ingresó en la Universidad de Houston, de la cual fue catedrático desde 1963, donde fundó y dirigió el Departamento de Ciencias Bioquímicas y Biofísicas. Realizó importantes estudios sobre los compuestos orgánicos existentes en sedimentos terrestres, meteoritos y muestras de la Luna. Participó desde 1963 en diversos proyectos de investigación espacial de la NASA, como los proyectos Apollo y Viking. También fue miembro de la Junta Espacial de la Academia Nacional de Ciencias, que asesora el Gobierno de los EEUU sobre los proyectos de exploración espaciales hasta el año 2015.
Volvió a Catalunya en 1980, donde fue diputado en el Parlamento de Catalunya (1980-1981) y asesor científico del presidente de Catalunya. Destacado promotor cultural, fue responsable de la creación de numerosas instituciones y asociaciones en Catalunya, entre ellas el Instituto de Biología Fundamental de la Universidad Autónoma de Barcelona (1971), el Instituto de Biofísica y Neurobiología "Flor de Maig" (1975), el Centro de Estudios Avanzados de Blanes (1974), la Fundación Agrícola Catalana (1980), la Asociación de Amigos de Gaspar de Portolá (1980), la Comisión Interdepartamental para la Investigación e Innovación Tecnológica (CIRIT), el Programa de Estudios Catalanes Gaspar de Portolá en la Universidad de California, Berkeley (1987), y la Fundación Catalana para la Investigación (1987). También fue cofundador del Instituto de Estudios ilerdenses (1940), del Institut of Hispanic Culture (Houston, 1965) y creador de la Fundación Joan Oró para impulsar la investigación científica y técnica al servicio de las personas y la sociedad.
Entre otros reconocimientos, Joan Oró fue investido doctor Honoris Causa por las universidades de Granada (1972), Houston (1998) y Lleida (1999), y galardonado con la Medalla Narcís Monturiol al mérito tecnológico y científico (Barcelona, 1982), la Cruz de la Orden Civil de Alfonso X el Sabio (Madrid, 1983), la Cruz de Sant Jordi (1991), la Medalla de Oro de la Fundación Catalana para la Investigación (1996), la Medalla de Presidente Francesc Macià (2000) y la Medalla de Oro de la Generalitat (2004).
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