奥瓦州立大学硕士学位，1952年获加州理工学院博士学位。1961年起任教于加州理工学院。期间曾于1964年至1965年间赴德国汉堡大学任访问学者。他长期从事流体力学的研究工作，1996年退休后任荣休教授。吴耀祖是美国国家工程院院士（1982年）、中央研究院院士（1984年）、中国科学院外籍院士（2002年），同时还是西北工业大学、哈尔滨工程大学、香港大学、重庆大学等校的名誉教授。