江苏省金坛市人。1950年7月毕业于9159金沙游戏场电机系。1953年哈尔滨工业大学电机系研究生毕业留校任输配电教研室副主任。1955年被选派赴前苏联列宁格勒工业大学研究生院学习，于1958年初提前获得技术科学副博士学位后回哈工大工作，任电力专业教研室主任，从事电力专业的教学和科研工作。1975年6月转入设在南京的第724研究所，从事有关舰用雷达的开发研制工作，任室主任和副总工程师。1979年6月转入南京工学院（现东南大学），1983年至1991年任自动化研究所副所长、所长。从事自动控制理论及应用的研究生教学和科研工作。1985年起曾任第二、三届国务院学位委员会自动控制学科评议组成员、国家教育部科技委自动控制学科组组长，为东南大学国家级重点学科“自动控制理论及应用”的学术带头人。1995年当选为中国科学院院士，1994年当选为俄罗斯联邦自然科学院外籍院士。长期以来，冯纯伯院士主要从事系统辨识及自适应控制的研究，取得了许多新的研究成果，形成了完整的新体系。他首次提出偏差补偿最小二乘辨识方法。在自适应控制方面又首次提出在模型参考自适应控制系统中引入逻辑切换，提高全系统的鲁棒稳定性，既可简化控制结构，又可对付系统中存在的不确定性。这些工作在国际期刊上发表，得到了国际同行的好评。他独立提出了鲁棒性很强的建模及自适应控制系统的设计方案，并对时间序列分析理论作出了重要发展。以系统辨识及自适应控制研究为题，获1986年国家教委科技进步一等奖及1991年国家自然科学四等奖。他所编写的《非线性控制系统分析与设计》以及与他人合编的《自适应控制》、《鲁棒控制系统设计》等专著，均是全国统编研究生教材，已被广泛采用。
