加入中国画学研究会，师从金北楼，曾随金及陈师曾到日本参加中日绘画联展。1926年加入湖社。1930年代初，在京华美术学院任教。1941年2月与弟弟在北平举办“吴镜汀、吴光宇昆仲展”。1954年任中央美术学院民族美术研究所副研究员，1958年和叶恭绰创办北京画院，任副院长。1962年11月12日任中国美术家协会书记处书记，次年2月成爲中国美术家协会北京分会副主席。此外还担任过北京市人大代表、全国人大代表。1960年代到长江和西北写生。1972年11月因胃癌不治逝世。其学生包括启功、孙奇峰等。