艺系学士学位。毕业后曾留校任教。后赴美国留学，并于1951年获得美国哥伦比亚大学动物系哲学博士学位。回国后，施履吉曾担任中国科学院上海生物化学研究所（今中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所）研究员。1980年，施履吉当选为中国科学院院士（生物学和医学学部）。施履吉于2010年12月14日12时06分因病在上海复旦大学附属华东医院逝世，享寿九十四岁。