上海南洋中学等校。1929年，考入交通大学电机工程学院。1934年自交大毕业后不久，他考取了教育部留欧公费生，前往意大利都灵大学航空工程研究生院学习，1936年获工学博士学位。此后他曾在意大利航空城（Guidonia）空气动力学实验室实习，后又赴德国哥廷根大学进修空气动力学。抗日战争爆发后，他在接到国民政府航空委员会命令后回国，任教于成都空军机械学校。1940年调入交通大学重庆分校。1942年重庆分校改为交通大学后，曹鹤荪负责创办航空工程系，并出任代理系主任，使其成为交大历史上最为年轻的系主任。1944年，