1893年8月4日（农历六月二十三日）生于甘肃渭源，随父在任上束发修学，启蒙于父亲任教的学馆，接受了严格的传统教育。其父汤霖，字雨三，晚年号颐园老人，光绪十五年（1889年）进士。
辛亥革命前．汤用彤便离开父亲的教馆，求学于北京顺天府学堂（河北师范大学前身），开始接受新式教育，与梁漱溟共读印度哲学与佛教典籍。
1912年，考入清华学校，与同学吴宓、柳诒徵志趣相投，结为契友，“互相督促、切磋”，1916年毕业，考取官费留美。后因治砂眼而未成行，留在清华教国文，并兼任《清华周刊》总编辑。
1918年，与吴宓一起，用庚子赔款留学美国。先在明尼苏达州汉姆林大学哲学系，主要选修哲学、普通心理学、发生心理学。
1919年入哈佛大学研究院，与陈寅恪同时学习梵文、巴利文及佛学，仍进修西方哲学。后经吴宓、梅光迪引见白壁德（Babbit）教授。白氏是美国当时著名的新人文主义者，认为中西文化传统在人文方面“互为表里”，对孔子尤为称赞，并希望中国学人能撷采中西文化之精华，以求救亡图存，而不蹈西方之覆辙。汤用彤后来的文化观和治学态度，很多与白氏契合。哈佛期间，他与吴宓、陈寅恪被誉为“哈佛三杰”。
1922年，在哈佛大学获得哲学硕士学位回国，先在国立东南大学哲学系任教授。其时南开大学成立不久，校长张伯苓和大学部主任凌冰在海内外到处延揽人才，尤其注意学有成就的归国新秀。
1926年，汤用彤受聘转任南开大学文科哲学系教授、系主任。
南开大学根据国际国内著名大学的办学经验，当时极为重视教师和学生的科学研究。学校成立了专门委员会，由校长和各科主任，经常邀请校外著名学者来校公开讲演。在哲学社会科学方面，如胡适、李大钊、马寅初、梁启超、范文澜、陶行知、贺麟等都曾先后来过南开。由于他在学术上的造诣和成就，南开学生学术刊物《南开大学周刊》在20年代后期，特邀请他和范文澜、蒋廷黻、黄钰生等人担任顾问。
1927年5月，汤用彤离开南开大学赴南京，任中央大学哲学系教授、系主任。离校前，南开师生为他举行欢送会，—一惜别。
1930年夏，又至北京大学哲学系任教。在北大除讲授中国佛教史、印度哲学史、魏晋玄学等课程外，主要致力中国佛教史讲义的修改、补充。
自1933年始，花了近4年的时间，才完成了《汉魏两晋南北朝佛教史》的定稿。
1937年卢沟桥事变发生，抗战爆发，北大南迁。同年10月，汤用彤与钱穆、贺麟一行3人经天津，乘船南下直抵香港。然后转程北上广州、长沙。最后到达设在南岳圣经书院的文学院。于南岳将《汉魏两晋南北朝佛教史》最后定稿付梓。
1938年元旦由商务印书馆在长沙印行。同年，学校决定转赴昆明，从此，汤用彤开始了西南联大8个年头的艰辛岁月。汤用彤先任联大哲学系主任，后又任文学院院长。在抗战期间，又同南开师生在一起，对南开大学哲学系的建设做出了不可磨灭的贡献。
1947年，汤用彤休假赴美国加州柏克莱大学讲中国佛教史一年，次年婉拒哥伦比亚大学讲学之邀，决定回国。
1949年1月北京解放，汤用彤任北京大学校务委员会主席（当时未设校长）。这一年，周恩来曾来北大了民堂与他及北大诸教授座谈。
1951年后，汤用彤任北大副校长。
1953年，中国科学院成立，兼任历史考古委员会委员。
1954年，患脑溢血，长期卧床。但稍能所及，仍谆谆教导于后学，在学术上耕耘不辍。
1956年，哲学社会科学学部成立，又任学部委员，并任《哲学研究》、《历史研究》杂志编委。同时任第一届全国政协委员，第三届常委，第一、二、三届全国人大代表。
1961年，撰写《何谓“俗讲”》一文，谓“僧讲”与“俗讲”在其听讲对象各为僧俗所不同，俗人不得听“僧讲”，出家者不得听“俗讲”，“违者当受官责”。
1962年，《论中国佛教无“十宗”》一文，谓“十宗”之说是把某种学派之称为“宗”和某种教派之称为“宗”混同为一。由于考证精详，纠正了国内外学人长期所执之谬误，一时间脍炙人口。
1963年5月1日晚，汤用彤上天安门城楼观赏焰火，由周恩来总理导见毛泽东主席。“毛询问公之身体状况，嘱公写短文，并言其阅读过公所撰全部文章。”
1964年5月1日，汤用彤病逝，葬于北京市八宝山革命公墓一墓区。
专著
1、《汉魏两晋南北朝佛教史》，商务印书馆，1938年；中华书局，1955年，1963年，1983年，1988年；台北弥勤出版社，1982年。
2、《魏晋玄学论稿》，人民出版社，1957年；中华书局，1962年，1983年；台北育民出版社，1980年，收入《玄学·文化·佛教》。
3、《印度哲学史略》，重庆独立出版社，1945年；中华书局，1960年，1988年。
4、《隋唐佛教史稿》，中华书局，1982年。
文集
1、《往日杂稿》，中华书局，1962年。
2、《汤用彤学术论文集》，中华书局，1983年。
3、《理学·佛学·玄学》，北京大学出版社，1991年。
佛学领域
汤用彤在中国佛教方面最著名的成果就是出版了《汉魏两晋南北朝佛教史》一书。其《跋》中自云：“十余年来，教学南北，常以中国佛教史授学者，讲义积年，汇成卷铁”。但他每次讲课都要对原来的讲义作出修改。从20年代初就开始撰写，20年代末完成初稿，30年代又全部修改和补充了一次，再花了近四年的时间才完成。其原因正如他对钱穆先生所说，总是心感不满。直到芦沟桥事变，由于担心手稿遗失，才考虑将其中一部交付出版。因此本书于1938年由商务印书馆印行。这部著作，开辟了中国佛教史研究的新纪元，受到学术界的广泛称赞。胡适在校阅该书稿本第一册时，称赞此书极好，“锡予训练极精，工具也好，方法又细密，故此书为最有权威之作”。贺麟评论现代中国哲学亦有云：“汤用彤得到西洋人治哲学史的方法，再参以乾嘉诸老的考证方法。所以他采取蔡勒尔（ze11er）治希腊哲学史一书的方法．所著《汉魏两晋南北朝佛教史》一书，材料丰富方法严谨，考证方面的新发现，义理方面的新解释，均胜过别人。”抗战期间，此书与陈寅格的《唐代政治史述论稿》同获前政府教育部学术研究评奖哲学类一等奖。
汤用彤通晓梵语、巴利语等多种外国语文，熟悉中国哲学、印度哲学、西方哲学，毕生致力于中国佛教史、魏晋玄学和印度哲学的研究。所著《汉魏两晋南北朝佛教史》、《隋唐佛教史稿》，用科学方法系统地阐述了佛教从印度传入到唐朝时期的历史发展过程及其特点、佛学思想与中国传统思想的相互关系；详细地考察了中国佛教各个学派、宗派的兴起和衰落过程及其原委。他对中国佛教史料中关于佛教传入汉族地区的时间、重大的佛教历史事件、佛经的传译、重要的论著、著名僧人的生平、宗派与学派的关系、佛教与政治的关系等等都作了谨严的考证和解释。由于他对佛教有系统的研究，因而对印度哲学发展过程也有深入、全面的了解，他在《印度哲学史略》中采录了中国所保存的不少重要史料，并作了考证和评价，其学术成就获得中外有关学者的一致好评。
印度哲学
汤用彤回国后在各大学一直讲授印度哲学，1929年编成讲义，1945年修改后以《印度哲学史略》为书名，由重庆独立出版社印行。这是用现代科学方法研究印度哲学史的一部极重要的著作，其内容恰为他研究中国佛教史提供了必要和丰富的印度历史知识。此外还有遗稿两部：《汉文佛经中的印度哲学史料》和《汉文印度佛教史料选编》。前一部由商务印书馆即将出版。印度古代哲学相当丰富，但资料多已失散。公元一世纪后佛教传人中国，以后译经不断，其数量之多和时间之长是少有的，特别是中国所译佛经大部分都保存下来。这些史料多为欧美学者所未见，却使汤用彤的印度哲学研究具有自己的特色。
魏晋玄学
汤用彤认为外来佛教在中国之流传，先是依托汉代流行的道术，而为佛道；近而又附属于魏晋玄学，而为“佛玄”；至南北朝后期佛教经论讲习之风大盛，到隋唐出现了中国式的佛教。由于佛教同玄学的历史联系，在西南联大期间，他一度对玄学用力较多，并想“采取文德尔班（Windelband）写西洋哲学史的方法，以问题为中心，写一部《魏晋玄学》”。当时生活极不安定，自然难以完成，但发表了许多有创见的论文，勾画出了魏晋玄学演变的比较可信的轮廓，对许多玄学问题进行了深入的分析。由于佛、道二教长期争执，汤用彤在研究佛教史时还注意了道教史的有关问题。并在西南联大期间指导王明研究道教。王明的《（太平经）合校》，后来成为研究道教的必读资料。
中国社会科学院网：我们常用“学贯中西”来称道一些著名学者的博学多识，但对于用彤先生来说，“学贯中西”就显得狭隘而不够用了。因为先生是中国十分罕见的学贯中、西、印的大师，他在中、西、印文化与哲学思想研究上，都有独到的造诣和重大的贡献，在这三大文化领域内都立下了一座座丰碑。先生并不是将中、西、印哲学与文化孤立起来进行研究，而是着眼于三者的相互关系。他广搜精考事实，系统地研究了中印文化交流和融汇的历史，总结出其历史发展的规律；他依据历史的经验和规律，对出现在国人面前的中西文化冲突与调和的状况及趋势进行了高瞻远瞩而又切中时弊的考察，提出了许多至今仍在熠熠生辉、吸引我们去发扬光大的真知灼见。先生在这一领域中的建树和观点，构成了中国学术思想发展中的一座里程碑。
汤用彤从“昌明国故，理学救国”而至“中西互补，因革损益”的文化系统工程建设，以及对其学术思想的催化与导引而开创的学术黄金时代。从而再现了一代学术大师汤用彤以其严谨的治学精神，宏阔的学术襟怀及其开代学术风气的学术业绩而鼎立于20世纪的中国学术界。
季羡林《汤用彤先生诞辰百周年纪念·论文集》：太炎先生，几位国学大师，比如梁启超、 王国维、陈寅恪、陈垣、胡适等，都是既能熔铸今古，又能会通中西。… …我认为，汤用彤（锡予）先生就属于这国学大师之列。这实际上是国内外学者之公言，决非我一个人之私言。
钱穆：①锡予之奉长慈幼，家庭雍睦，饮食起居，进退作息，固俨然一钝儒之典型。②一团和气，读其书不易知其人，交其人亦难知其学， 斯诚柳下惠之流矣。
胡适：锡予（汤用彤）的书极小心，处处注重证据，无证之说虽有理亦不敢用。
