满族，字伯潜。1900年10月2日出生于奉天省城东郊（今沈阳市郊）。家庭世代务农，父亲是家族中第一代读书人，晚清岁贡，经殿试后钦点七品，回乡先后任女子师范学校校长和省教育科长等职。童寯8岁进蒙养院，
1910年，入奉天省立第一小学，1917年，考入奉天省立第一中学。这一阶段正值推翻满清王朝和军阀混战时代，东北又饱受日本侵略之苦，因而“渴求和平”、“建设富强中国”和“读书救国”、“科学救国”成为他的理想。1920年，中学毕业后去天津新学书院专修英语，次年夏天，先后参加唐山交通大学和北平清华学校（清华大学前身）高等科入学考试，均以优异成绩通过。他学习勤奋，各门功课成绩优异，英文和绘画更为突出。还被选为《清华年刊》艺术组成员和美术编辑，举办过个人画展。
1925年升入大学科，获得留美资格。同年秋，公费赴美，就读于费城宾夕法尼亚大学建筑系，与杨廷宝、陈植、梁思成等先后同窗学习。在校学习刻苦勤奋，同学间以从不涉足娱乐场所而广为传闻。在校学习期间，先后获全美大学生设计竞赛一、二等奖牌各一枚。1928年冬，以3年修满6年全部学分，获得建筑学硕士学位，提前毕业，接着在费城、纽约两地建筑师事务所实习、工作各一年。1930年，赴欧洲英、法、德、意、瑞士、比、荷等国考察建筑。旅欧期间，西欧古代文明和瑰丽建筑遗迹，以及生机勃勃的新建筑，使他为之振奋和叹服，这期间他创作了许多弥足珍贵的写生画作品。
从欧洲回国即受聘于东北大学建筑系，先后任教授、系主任。1931年，九一八事变，建筑系被迫解散，他帮助学生脱离险境后，自己也举家迁住北平。年底应陈植之邀赴沪，后来与赵深、陈植合组“华盖建筑师事务所”。1937年，上海沦陷，次年接受资源委员会技术长官叶诸沛之邀辗转至重庆。后在贵阳开办“华盖建筑师事务所”分所，完成省立陈列馆、科学馆、图书馆和清华中学等许多建筑设计。1944年，应中央大学建筑系刘敦桢之邀抵重庆，在授课之余继续建筑师业务。这一时期还有许多其他著名建筑师应聘，中央大学建筑系一时人才荟集、蒸蒸日上，这就是中央大学建筑系“沙坪坝黄金时期”。
抗日战争胜利后，中央大学迁回南京，他仍往返沪宁两地从事华盖建筑师事务所业务和在中央大学建筑系任教。1949年，中华人民共和国成立后，专职任教于南京大学建筑系。
1952年，院系调整，他在南京工学院（现东南大学）建筑系任教授。
晚年他带研究生并潜心从事研究著述，即使在动乱的年代身处逆境也不中止读书写作。曾任南京工学院建筑研究所（现东南大学建筑研究所）副所长和江苏省第五届人大代表。
1983年3月28日逝世于南京。
设计作品
1932~1952年间，他主持或参加的工程项目有100多项，代表作品有：
1932~1933年，南京宁海路新住宅区私人住宅，南京原国民党外交部大楼及官舍，南京下关电厂，南京首都饭店，上海恒利银行，南京陵园孙科住宅，上海大上海大戏院。
1934年，上海金城大戏院，南京卢树森住宅，南京陵园张治中住宅，何建住宅，上海公寓数幢。
1935年，上海浙江兴业银行，南京金城银行别墅。
1936年，南京陵园中山文化教育馆，南京故宫博物院保管库。
1937年，南京水晶台地质矿产陈列馆，地质调查所，原国民党政府资源委员会办公楼、图书馆，南京白下路原国民党政府审计部办公楼。
1938年，四川资中酒精厂，重庆炼铜厂。
1939年，贵阳花溪清华中学，大夏大学教舍。
1941年，贵阳花溪贵筑县政府，清华中学。
1942年，贵阳贵州省儿童图书馆。
1943年，贵阳民众教育馆。
1946年，南京下关工人福利社，南京小营航空工业局。
1947年，南京孝陵卫政治大学校舍、宿舍，南京高楼门公路总局。
1948年，南京萨家湾交通银行，江南铁路公司建设大楼。
1952年，上海杨树浦电力学校教室、礼堂等。
主要论著
著作：《江南园林志》《新建筑与流派》《苏联建筑》《造园史纲》《日本近现代建筑》《建筑科技沿革》《近百年西方建筑史》
论文：《外中分割》《随园考》《北京长春园西洋建筑》
《童寯文集》四卷
英文论著：《Chinese Gardens》（中国园林）、《Foreign Influence in Chinese Architecture》（中国建筑的外来影响）
画册：《童寯画选》、《童寯素描选》等。
建筑作品
20世纪初，中国由于社会经济发展，城市人口增多和建筑技术发展，商业和文化娱乐活动增加，出现了新型公共建筑，特别是在大城市，规模较大的银行、图书馆、医院、饭店和影剧院都在兴建，这些建筑工程设计多由外国人包揽。此时也开始出现一批曾接受过西方教育的中国建筑师，建立大小不同的建筑师事务所，童寯是当时最有影响的建筑师之一。在“华盖建筑师事务所”中，童寯负责绘图房业务。
1932—1951年，他主持或参加的工程项目有100多项，最具有代表性的有：1932年，南京国民政府外交部办公大楼和官邸，以经济、实用、富有民族特色而取代宫殿式的设计方案中标。建成后的这幢建筑以线条简洁、比例匀称，体态端庄而受到称赞。将传统民族风格进行简化和提炼，突破了这时期多沿用的大屋顶式样，成为创造现代民族风格成功的实例。此外还有1936年建成的南京中山文化教育馆，这幢建筑采用不对称的构图手法，上部以少许琉璃花饰点缀，气势宏伟，可惜毁于战火。其他还有1931年的南京下关首都电厂、上海大上海大戏院、南京首都饭店、首都地质矿产陈列馆等。抗日战争时期在内地设计建造的有重庆炼铜厂、贵阳花溪中学、大夏大学以及抗日战争胜利后在南京设计建造的公路总局、航空工业局、美军顾问团公寓等一批优秀而有特色的作品，其中有些作品在现代建筑史中占有重要的地位和深远的影响。华盖建筑师事务所三巨头，在抗日战争期间3人分处三地，都做了不少工程。3人均重视创造性地发扬传统，勇于向陈腐观念挑战。童寯和其他老一辈中国第一代建筑师的努力和成就，奠定了中国建筑师的实力地位。
