肥前（佐賀県）の神埼の山あいの村で、神社に仕える家の子として生まれた。家は豊かではなかったが、勉強好きの少年だった。はじめは地元の医者のもとで、中国から伝わった漢方の医学を学び、医者として身を立てる道を歩み始めた。
このころ長崎に出て、オランダ語を学び、西洋の医学である蘭方に触れた。人体のしくみを解剖にもとづいて説く西洋医学に強くひかれた玄朴は、漢方から蘭方へと進む道を変える決心をした。この選択が、その後の人生を決めることになった。
長崎にやって来たドイツ人医師シーボルトが開いた鳴滝塾で、最新のオランダ医学を学んだ。実際の患者をみる診察や手術にも立ち会い、医学の知識を深めた。ここで全国から集まった若い学者たちと交わったことも、大きな財産となった。
オランダ商館長が江戸の将軍にあいさつに行く旅にシーボルトが同行した際、玄朴もいっしょに江戸へ向かい、そのまま江戸にとどまった。江戸で蘭方の医者として開業し、蘭学を学ぶ仲間たちと交流しながら名を上げていった。
シーボルトが国外に持ち出してはならない日本地図を持ち帰ろうとしたことが発覚し、関係者が次々と罰せられた（シーボルト事件）。シーボルトの弟子だった玄朴にも危険がおよびかけたが、処罰をまぬがれ、江戸での活動を続けることができた。
江戸の下谷に蘭方の塾「象先堂」を開いた。全国から多くの若者が入門し、オランダ語と西洋医学を学んだ。この塾からは幕末から明治にかけて活躍する医者が数多く育った。玄朴は佐賀藩の医者の家である伊東家の養子となり、伊東玄朴と名乗った。
佐賀藩主の鍋島直正に、そば近くで診察する侍医として召し抱えられた。直正は西洋の技術を取り入れることに熱心な藩主として知られ、玄朴は藩の西洋医学の導入にも力をつくした。故郷の藩とのつながりが、のちの大きな仕事につながっていく。
当時多くの命を奪っていた天然痘を防ぐため、玄朴は佐賀藩に、牛の痘を使う種痘の種（痘苗）を取り寄せるよう進言した。オランダ商館を通じて手に入れた痘苗は成功し、長崎から京都、大坂、そして江戸へと広まり、多くの子どもの命を救った。
仲間の蘭方医たちと力を合わせ、江戸の神田お玉ヶ池に種痘所を開いた。同じ年、将軍の徳川家定が重い病になると、蘭方医として初めて将軍を診る奥医師に選ばれた。それまで漢方医が独占していた幕府の医療に、蘭方が加わる転機となった。
種痘所は火事で焼けたが再建され、幕府の公の機関となり、やがて「西洋医学所」と名を改めて、西洋医学を教え、解剖や種痘を行う場となった。玄朴はその運営にかかわった。この流れは、のちの東京大学医学部へとつながっていく。
蘭方医として初めて、医者としての最高の位である法印に進み、名実ともに蘭方医の頂点に立った。また西洋医学所の頭取が亡くなると、その後任として大坂の適塾の緒方洪庵を江戸に招くことに力を貸した。
新しく西洋医学所の頭取となった松本良順らとの対立もあり、奥医師の地位を失った。のちに一部の地位は回復したものの、表舞台に戻ることはなかった。それでも、日本の医学に西洋医学を根づかせた功績はゆるがなかった。
明治の新しい時代を見届けて、70歳で亡くなった。墓は東京の谷中にある。ひとりの村の少年から始まり、種痘を広めて多くの命を救い、蘭方医の地位を築いた玄朴は、日本の近代医学の礎をつくった一人とされている。
田中久重徳川斉昭江川英龍川路聖謨高野長英ハリス藤田東湖島津斉彬
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