国芝加哥大学物理系学习，师从阿瑟·康普顿。期间实验验证“康普顿效应”，1925年以此博士论文获物理学哲学博士学位。1926年回国，参与江西大学的筹备工作。1927年8月任第四中山大学（原南京高师，后更名国立中央大学）物理系副教授，兼系主任。1928年任清华大学物理系教授，后兼系主任、理学院院长。1937年，清华大学和北京大学、南开大学组成长沙临时大学，1938年更名西南联合大学，吴有训任理学院院长。1945年，出任国立中央大学校长。1947年赴美，先后在哈佛大学和麻省理工学院等校进行短期访问，从事科研工作。