1932年5月29日，梁栋材出生于广东广州，从小家境贫寒，他的母亲梁刘氏早逝，留下梁栋材姐弟七人靠祖母照料，父亲梁仕的收入只够一家人糊口，供养他们姐弟上学读书十分艰难。

1951年，考入中山大学化学系。

1955年，毕业于中山大学化学系。

1956年，被选派到苏联科学院留学，专业是X-射线晶体结构分析。

1960年，苏联科学院元素有机化合物研究所研究生毕业，获得副博士学位。

1965年—1967年，在英国皇家研究所及牛津大学访问学者。

1980年，当选为中国科学院学部委员（院士）。

1983年—1986年，担任中国科学院生物物理研究所第二任所长。

1985年，当选为第三世界科学院院士。

梁栋材以X-射线蛋白质晶体学为研究手段，测定生物大分子及其复合物的三维结构为基础，探索生物大分子的三维结构与生物学功能相互关系为目的的结构生物学研究。20世纪60年代初测定了一批有机化合物晶体结构并与协作单位一起建立了中国第一个用于晶体结构分析的计算程序库。20世纪60年代末作为负责人60年代末作为负责人之一参加了猪胰岛素晶体结构的测定。20世纪80年代初开始，主持胰岛素三维结构与功能研究，多项研究成果达到国际先进水平。20世纪90年代在一些具有重要生物功能的酶分子以及在藻类捕光系统藻胆蛋白色素复合物三维结构与功能研究上取得了重要结果。20世纪90年代末，积极推动并参预中国结构基因组学研究。运用X-ray晶体结构分析方法，结合生物化学、分子生物学和细胞生物学等技术对原核生物和真核生物（哺乳动物）体内DNA损伤修复HRR修复途径中的功能蛋白及其复合物进行三维结构与功能的研究，此外，还开展了一些与人类疾病相关重要蛋白的结构生物学研究工作。

截至2014年9月，梁栋材先后发表自然科学论文140余篇，专著《X射线晶体学基础》等，代表性论文如下：

Tang Q., Gao P., Liu Y.P., Gao A., An X.M., Liu S., Yan X.X., Liang D.C. RecOR complex including RecR N-N dimer and RecO monomer displays a high affinity for ssDNA[J]. Nucleic Acids Research, 2012, 40(21):11115-11125.

Gao P., Tang Q., An X.M., Yan X.X., Liang D.C. Structure of HsdS subunit from Thermoanaerobacter tengcongensis sheds lights on mechanism of dynamic opening and closing of type I methyltransferase[J]. Plos One, 2011, 6(3):e17346.

Yan X.X., An X.M., Gui L.L., Liang D.C. From Structure to Function: Insights into the Catalytic Substrate Specificity and Thermostability Displayed by Bacillus subtilis Mannanase BCman[J]. Journal of Molecular Biology, 2008, 379(3):0-544.

Yun C.H., Bai J., Sun D.Y., Cui D.F., Chang W.R., Liang D.C. Structure of potato calmodulin PCM6: the first report of the three-dimensional structure of a plant calmodulin [J]. Acta Crystallographica Section D, Biological Crystallography, 2004, 60(7):1214-1219.

Li M.H., Kowk F., Chang W.R., Lau C.Q., Zhang J.P., Lo Samuel C. L., Jiang T., Liang D.C. Crystal Structure of Brain Pyridoxal Kinase, a Novel Member of the Ribokinase Superfamily[J]. Journal of Biological Chemistry, 2002, 277(48):46385-46390.

Tang Y., Liang D.C., Jiang T., Zhang J.P., Gui L.L., Chang W.R. Crystal Structure of Earthworm Fibrinolytic Enzyme Component A: Revealing the Structural Determinants of its Dual Fibrinolytic Activity[J]. Journal of Molecular Biology, 2002, 321(1):0-68.

Jiang T, Zhang J P, Liang D.C. Structure and function of chromophores in Ru2010phycoerythrin at 1.9 ? resolution[J]. Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics, 1999, 34(2):224-231.

Bao S J, Xie D L, Zhang J P, Chang W.R., Liang D.C.Crystal Structure of Desheptapeptide(B24-B30)Insulin at 1.6 angstrom Resolution: Implications for Receptor Binding[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1997, 94(7):2975-2980.

胰岛素结构研究组. 2.5埃分辨率胰岛素晶体结构的研究[J]. 物理, 1972(1):3-20.

截至2014年9月，梁栋材先后获得1982年国家自然科学二等奖、1989年国家自然科学二等奖、1987年中国科学院自然科学一等奖及1986年、1992年中国科学院自然科学二等奖、2004年获北京市科学技术奖一等奖。

根据2019年8月全国图书馆参考咨询联盟检索结果显示，梁栋材在中国科学院生物物理研究所培养的硕士、博士生信息如下：

20世纪60年代，梁栋材与中国科学院计算技术研究所的同事一起，在中国自行建造的104型电子管计算机上建立了中国第一套用于小分子结构分析的计算程序系统。这一工作极大地提高厂计算效率和分析速度，把中国的小分子晶体结构研究工作推进到一个新的阶段。（何梁何利基金会评）

1960年代初，梁栋材测定了一批有机物晶体结构并与协作单位一起建立了中国第一个用于晶体结构分析的计算程序库；1960年代末作为负责人之一参加了猪胰岛素晶体结构的测定；1980年以来，主持胰岛素三维结构与功能研究组，该组的1.2埃胰岛素结构修正及1.5埃B键羧端去五肽胰岛素结构测定等研究成果达到国际先进水平，先后测定了胰岛素及衍生物的三维结构共17个；1990年代初组织藻类捕光蛋白三维结构与功能研究，已取得了一些成果。（中国科学院评）