曹天钦祖籍河北束鹿，1920年出生于北平。1938年考入燕京大学化学系。1944年毕业，1946年前往英国留学。1948年获剑桥大学化学系学士学位。之后改攻生物学，主要从事肌球蛋白的物理化学研究。1951年当选剑桥大学冈维尔与凯斯学院院士。回国后在中国科学院生理生化研究所工作。曾参与领导了人工合成牛胰岛素的研究。1960年起任中国科学院生物化学研究所副所长。1980年当选中国科学院生物学部学部委员（院士）。此后出任中国科学院上海分院院长。1983年当选瑞典皇家工程科学院院士。1986年当选中国科协副主席。