茅以升祖父茅谦为举人，曾创办《南洋官报》，是镇江市的名士。茅以升出生不久，全家迁居南京。茅以升从小好学上进，善于独立思考。
6岁读私塾，7岁就读于1903年在南京创办的国内第一所新型小学——思益学堂，1905年进入江南商业学堂。
茅以升10岁那年，过端午节，家乡举行龙舟比赛，看比赛的人都站在文德桥上，而他因为肚子疼所以没有去。桥上由于人太多把桥压塌了，砸死、淹死不少人。这一不幸事件沉重地压在茅以升心里。他暗下决心：长大了一定要造出最结实的桥。从此，茅以升只要看到桥，不管它是石桥还是木桥，他总是从桥面到桥柱看个够。茅以升上学读书后，从书本上看到有关桥的文章、段落，就把它抄在本子上，遇到有关桥的图画就剪贴起来，时间长了，足足积攒了厚厚的几本……
1916年毕业于交通部唐山工业专门学校（即唐山交通大学，现为西南交通大学）。参加清华留美官费研究生考试，以第一名录取留洋。
1917年获美国康乃尔大学硕士学位（桥梁专业）。
1919年获美国卡耐基理工学院（现为卡耐基梅隆大学）博士学位，是该校的第一位工科博士。
1916年从交通部唐山工业专门学校毕业后，被清华学堂官费保送赴美留学。1917年获美国康奈尔大学土木专业硕士学位，并荣获康奈尔大学优秀研究生“斐蒂士”金质研究奖章。因茅以升成绩特优，从此康奈尔大学免试接收唐山交通大学*（今西南交通大学）的毕业生，为中国的大学特别是母校赢得了荣誉。1921年获美国卡内基·梅隆大学大学工学院工学博士学位。其博士论文《桥梁桁架的次应力》的科学创见，被称为“茅氏定律”，并荣获康奈尔大学优秀研究生“斐蒂士”金质研究奖章。
1920年回国后至1930年，历任交通大学唐山学校（今西南交通大学）教授、副主任，国立东南大学教授、工科主任，南京河海工科大学校长，交通部唐山大学（今西南交通大学）校长。
1930年至1931年任江苏水利局局长，1934年至1937年任浙江省钱塘江桥工程处处长（挂此职到1949年），在自然条件比较复杂的钱塘江上主持设计、组织修建了一座全长1453米，基础深达47.8米的双层公路铁路两用钱塘江大桥。大桥于1937年9月26日建成通车，这是中国人自己设计和施工的第一座现代钢铁大桥，是中国桥梁工程史上一座不朽的丰碑。1937年12月23日，为了阻止日军攻打杭州，茅以升亲自参与了炸桥。抗日战争胜利以后，茅以升又受命组织修复大桥，1948年3月，大桥修复通车。
1937年至1942年任国立交通大学唐山工程学院（今西南交通大学）代院长、院长。
1942年至1943年任交通部桥梁设计工程处处长。
1943年至1949年任中国桥梁公司总经理。
1943年当选中华民国教育部部聘教授。
1948年当选中央研究院院士。
1949年至1952年任由母校唐山工学院（今西南交通大学）和北平铁道管理学院（今北京交通大学）组建的中国交通大学（1950 年改称北方交通大学）校长。
1951年至1981年任铁道技术研究所所长、铁道科学研究院院长。
1959年在北京十大建筑的建设中，担任人民大会堂结构审查组组长，并为周恩来总理指定为设计方案最终审定签字负责人。
1955至1957年主持设计了武汉长江大桥，1955年至1957年，茅以升任武汉长江大桥技术顾问委员会主任委员，他又接受修建我国第一座跨越长江的大桥———武汉长江大桥的任务。
1977年主持设计了重庆石板坡长江大桥。1982年当选美国国家工程院外籍院士。
1984年被推选为中国科学技术协会名誉主席。
1989年11月12日病逝于北京，享年93岁。
主持修建钱塘江大桥
1933年至1937年，茅以升任钱塘江大桥工程处处长，主持修建我国第一座
公路铁路兼用的现代化大桥———“钱塘江大桥”。他采用“射水法”、“沉箱法”、“浮远法”等，解决了建桥中的一个个技术难题。从此，茅以升的足迹遍布大江南北，他的名字和新建的大桥一起留在祖国各地。经过5年的努力，茅以升终于将现代化的钱塘江大桥建成。9月26日，是钱塘江大桥建成通车74周年纪念日。
钱塘江大桥开工于1934年。当时，浙赣铁路正在兴建，要与沪杭铁路衔接，需在钱塘江上架设一座大桥。钱塘江乃著名的险恶之江，水文地质条件极为复杂。其水势不仅受上游山洪暴发之影响，还受下游海潮涨落的约束，若遇台风袭击，江面常逞汹涌翻腾之势。钱塘江底的流沙厚达41米，变迁莫测，素有“钱塘江无底”之说。因此，民间有“钱塘江上架桥——办不到”的谚语，工程技术界也认为在钱塘江上架桥是一件十分困难的事情。茅以升先生少年立志于桥梁事业，后又负笈美国，于康奈尔大学和卡内基梅隆大学工学院专攻桥梁专业并获博士学位。他看到祖国江河上的钢铁大桥均为外国人所建，颇为痛心，决心为中国人争气，架设中国人自己的大桥。于是迎难而上，慨然受命，自任桥工处处长，请在康奈尔大学同学罗英任总工程师，寝馈于斯，志在必得。
建桥遇到的第一个困难是打桩。为了使桥基稳固，需要穿越41米厚的泥沙在9个桥墩位置打入1440根木桩，木桩立于石层之上。沙层又厚又硬，打轻了下不去，打重了断桩。茅以升从浇花壶水把土冲出小洞中受到启发，采用抽江水在厚硬泥沙上冲出深洞再打桩的“射水法”，使原来一昼夜只打1根桩，提高到可以打30根桩，大大加快了工程进度。建桥遇到的第二个困难是水流湍急，难以施工。茅以升发明了“沉箱法”，将钢筋混凝土做成的箱子口朝下沉入水中罩在江底，再用高压气挤走箱里的水，工人在箱里挖沙作业，使沉箱与木桩逐步结为一体。沉箱上再筑桥墩。放置沉箱很不容易，开始时，一只沉箱，一会儿被江水冲向下游，一会儿被潮水顶到上游，上下乱窜。后来把3吨重的铁锚改为10吨重，沉箱问题才得以解决。第三个困难是架设钢梁。茅以升采用了巧妙利用自然力的“浮运法”，潮涨时用船将钢梁运至两墩之间，潮落时钢梁便落在两墩之上，省工省时，进度大大加快。
钱塘江大桥是一座经受了抗日战火洗礼的桥。建桥末期，淞沪抗战正紧，日军飞机经常来轰炸。有一次，茅以升正在6号桥墩的沉箱里和几个工程师及监工员商量问题，忽然沉箱里电灯全灭。原来因日军飞机轰炸，工地关闭了所有的电灯。钱塘江桥冒着敌人的轰炸，终于于1937年9月26日建成通车。
钱塘江大桥建成后，为抗日战争做出了杰出贡献。建桥纪念碑的碑文记录了这段悲壮的史实：“时值抗日战争爆发，在敌机轰炸下昼夜赶工，铁路公路相继通车。支援淞沪抗战、抢运撤退物资车辆无数，候渡过江，数以数十万计。当施工后期，知战局不利，因在最难修复之桥墩上预留空孔，连同五孔钢梁埋放炸药，直至杭州不守，敌骑将临，始断然引爆，时一九三七年十二月二十三日。当时先生留下“斗地风云突变色，炸桥挥泪断通途，五行缺火真来火，不复原桥不丈夫。”之誓言，自携图纸资料，辗转后方。”为了阻断敌人，茅以升受命炸断了亲手建造的大桥，这是何等悲壮的义举。抗战胜利后，茅以升实践誓言，又主持修复了大桥。建桥、炸桥、复桥，茅以升先生始终其事，克尽厥责。 钱塘江大桥建成于抗日烽火之中，再生于和平建设之世。他不仅在中华民族抗击外来侵略者的斗争中书写了可歌可泣的一页，而且在国家经济建设中发挥了重要作用。他使沪杭与浙赣两条铁路相连接，使钱塘江两岸由天堑变通途。通车65年以来，他为我国交通事业的发展和当地经济的繁荣建立了不朽的功勋。
钱塘江大桥既是我国桥梁建筑史上的一座里程碑，又是我国桥梁工程师的摇篮。茅以升先生把工地办成学校，吸收大批土木工程专业的学生参加工程实践，为国家培养了一批桥梁工程人才。我国一些重要桥梁工程，如武汉长江大桥、南京长江大桥的一些负责人都曾经历过钱塘江大桥建设的洗礼。
钱塘江大桥向全世界展示了中国科技工作者的聪明才智，展示了中华民族有自立于世界民族之林的能力。以茅以升先生为首的我国桥梁工程界的先驱在钱塘江大桥建设中所显示出的伟大的爱国主义精神，敢为人先的科技创新精神，排除一切艰难险阻、勇往直前的奋斗精神，永远是鼓舞我们为祖国的繁荣富强不懈奋斗的宝贵精神财富。
任长江大桥技术顾问委员会委员
1955年至1957年，茅以升任武汉长江大桥技术顾问委员会主任委员，他又接受修建我国第一座跨越长江的大桥———武汉长江大桥的任务。1955年9月，大桥正式开工，到1957年9月25日建成，比原计划提前一年零三个月。1957年10月15日，武汉长江大桥举行落成典礼。武汉长江大桥是铁路公路两用的双层钢桁梁桥。上层为公路桥，宽22.5米，其中车行道宽18米；下层为铁路桥，宽18米。正桥长1155.5米，连同两端公路引桥，总长1670.4米。大桥将京汉铁路和粤汉铁路衔接起来，成为我国贯穿南北的交通大动脉，并把武汉三镇联成一体，确保了我国南北地区铁路和公路网联成一体。
参与人民大会堂结构设计的审查
1958年在北京修建人民大会堂时，周恩来总理在审查工程设计时指出：“要有茅以升的签名来保证。”党和国家领导人对茅以升非常信任，茅以升也对党的工作极端负责，他对人民大会堂的结构设计作了全面审查核算，最后签了名。
桥梁建筑文学造诣
茅以升一生学桥、造桥、写桥。他在中外报刊发表文章200余篇。主持编写了《中国古桥技术史》及《中国桥梁———古代至今代》（有日、英、法、德、西班牙五种文本）。著有《钱塘江桥》、《武汉长江大桥》、《茅以升科普创作选集》（一、二）、《茅以升文集》、《中国古桥与新桥》等。
终身致力于桥梁建筑事业
茅以升一生学桥、造桥、写桥。他在中外报刊发表文章200余篇。1955年至1957年，茅以升又任武汉长江大桥技术顾问委员会主任委员，他又接受修建我国第一个跨越长江的大桥———武汉长江大桥的任务。1955年9月，大桥正式开工，到1957年9月25日建成，比原计划提前两年。1957年10月15日，武汉长江大桥举行落成典礼。
茅以升的工程伦理思想以工程爱国思想为根基，这是为改造腐败、落后被列强侵略的旧中国所赋予他的强大动力。“以人为本”思想是茅以升工程伦理思想的核心，是他处理工程活动中各种复杂关系的最基本的伦理原则。而以“工程爱国思想”为根基，“以人为本”思想为核心的茅以升工程责任伦理思想有着丰富的内涵，主要包括工程社会责任伦理、工程自然责任伦理和工程职业责任伦理，
