Kaare R. Norum har satt ernæringsforskning på dagsorden i Norge og bidratt sterkt til at kostholdet i Norge er blitt betydelig bedre i løpet av de siste 30 årene.
Norum vokste opp i Oslo. Han tok examen artium ved Frogner skole 1951, studerte deretter medisin ved Universitetet i Oslo (UiO) og ble cand.med. 1958. Etter turnustjeneste, militærtjeneste og et kort opphold som assistentlege ved Lier sykehus begynte han med studier av fettsyrer under veiledning av Jon Bremer og Lorentz Eldjarn. Han ble dr.med. ved UiO 1966 på avhandlingen Enzymic acylation of carnitine, og samme år ble han assistentlege ved Sentrallaboratoriet ved Rikshospitalet og hovedlærer ved Rikshospitalets skole for fysiokjemikere. 1969 ble han ansatt som dosent ved Ernæringslinjen, Nordisk Høgskole for Husholdsvitenskap, hvor han startet med 1 1/2 års permisjon for å arbeide som gjesteprofessor ved University of Washington. 1971 ble han dosent i ernæringsforskning og fra 1973 professor i medisin (ernæringsvitenskap) ved Det medisinske fakultet, UiO.
Norum har alltid vært genuint opptatt av forskning med høy kvalitet, og han har lagt stor vekt på å rekruttere nye, unge og dyktige forskere til sitt arbeidsfelt. Ved UiO har han bidratt til å bygge opp et av de største og mest moderne europeiske institutter med fokus på human ernæringsforskning, noe som har vært mulig ikke minst takket være generøse tilskudd fra Johan Throne Holsts fond for ernæringsforskning (opprettet 1931). Rådet for medisinsk forskning under NAVF valgte 1990 ut vitamin A-gruppen ledet av Rune Blomhoff og Kaare R. Norum som ett av de tre fremragende norske forskningsteam rådet spesielt satset på i en seksårsperiode.
Norums publikasjonsliste omfatter om lag 320 titler, hvorav en rekke originalartikler og flere kokebøker og lærebøker om ernæring. Han har beskrevet hvordan fettsyrer aktiveres, og han oppdaget mangel på et enzym som danner estere av kolesterol hos en gruppe pasienter med symptomer fra øyne og nyrer. For beskrivelsen av LCAT-mangel fikk han Anders Jahres pris for unge forskere 1972. Han har også fått andre utmerkelser for sin forskning på kolesterol, fettsyrer og vitamin A – McCollum Award fra American Society for Clinical Nutrition og Shorb Award fra University of Maryland, USA (begge 1992), og han var Fogarty Scholar ved National Institutes of Health i Bethesda, Maryland, USA 1989–93.
Gjennom sitt medlemskap i Statens Ernæringsråd 1971–98 (nestleder 1979–81 og 1990–93, leder 1981–86 og 1993–98) har Norum satt sitt tydelige kunnskapsbaserte preg på anbefalinger om kosthold og den offentlige debatt innen dette området. Hos et større publikum er han særlig blitt kjent som kostholdsopplyser i Fjernsynskjøkkenet sammen med Ingrid Espelid Hovig. Disse programmene har trolig hatt stor betydning for den forbedring av norsk kosthold vi har sett siden midten av 1970-årene. For sin formidlingsinnsats har han mottatt Karl Evangs pris for helseopplysning (1983), Universitetet i Oslos pris for forskningsformidling (1995), Sølvpoteten for fremragende opplysningsvirksomhet innen kosthold og ernæring (1995) og Statens råd for ernæring og fysisk aktivitets pris for opplysningsarbeid (2001).
Kaare R. Norum var prodekanus ved Det medisinske fakultet, UiO 1983–85, dekanus 1986–88 og rektor ved Universitetet i Oslo 1999–2001. Han var president i Norsk Biokjemisk Selskap 1972–74, styreleder i Statens Institutt for Forbruksforskning 1973–81, president i Norsk Selskap for Ernæring 1981–85 og formann i komiteen for Anders Jahres medisinske priser 1988–95. Han var leder for forsknings- og utviklingsnettverket Medcoast Scandinavia 2002–06 og er rådgiver for WHO i ernæringsspørsmål fra 2002 og leder for nettverket ScanBalt Academy fra 2005. Norum er medlem av Det Norske Videnskaps-Akademi fra 1986. Han ble utnevnt til ridder av 1. klasse av St. Olavs Orden 1992 og til kommandør 1999, og han er kommandør av den svenske Nordstjärneorden.