1896年1月9日，茅以升出生于江苏镇江的一个书香门第，他的祖父茅谦是我国近代史上颇有影响的水利专家，著有《水利刍议》等书，这对童年、少年时代的茅以升产生了直接影响。母亲则是茅以升的“首席教官”。茅以升的母亲韩石渠，虽然没有上过学，但自从进入茅家后就刻苦自学，经过许多年的积累，便有了相当的文化修养。她学文化，是为了准备教子成才。茅以升母亲特意在门前河边修筑了个小平台，夏天有石凳，冬天放木椅。茅以升每天早上就站在河边背诵古诗、古文。河面上，风帆往来，渔歌阵阵，他能视而不见，听而不闻，完全沉浸在自己所需要的知识海洋里。天长日久，他不仅背熟了许多古诗、古文，而且有效地增强了记忆力。

有一天，爷爷要抄汉代大学者班固的《东都赋》，有意叫孙儿为他研墨。祖孙俩一个端坐着抄写，一个站在一旁侍墨，爷爷边抄边吟通着那那赋孙儿边看边听边默记着那字句，等爷爷抄完下毛笔时，孙儿意然背通起来:“万乐备，百礼，皇欢，群臣醉，降烟。调元气……”这下可把爷爷给惊呆了，他没想到孙儿的记性这么好。爷爷心里乐开了花，决定奖赏他。元宵节到了，家家户户的孩子都玩灯，祖父就送给孙儿一只灯。这只灯不是一般的照明灯，也不是那普通的彩花灯，面是一只巧妙异常的“走马灯”。“呀，这个灯真的会走啊！”茅以升对着灯仔细着，越越觉得奇怪。“为什么会走呢？”他提着灯去问爷爷，爷爷把“走”的原理跟他细细讲了，茅以升认真地听着，不住地点头，而后再仔细观察、思考，竟然从中悟出“科学”意趣来。

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……

1911年暑假，听说北京清华学校招考留美预备生，茅以升就向母亲申请，想北上赴京投考，她慨然给茅以升旅费。不料到京后茅以升才知清华业已考过出榜，就只好改考唐山路矿学堂。考取后方知这学校只有土木工程科。由于在土木工程各专业中桥梁一门需要数学和物理的知识比较多，茅以升决定选“桥梁”为专业。因为年纪小，入学后他学习非常艰苦。那时候老师都是英文授课，自打这学校一成立就是国际化的教育，有很多外籍教授。他成绩更是年年全班第一。其实他学习好不光是因为真的比较聪明，是他有很大的付出。

1916年，茅以升以总分第一毕业于唐山路矿学堂，随即又以总分第一考取清华学堂留美官费研究生。到美国康乃尔大学参加入学考试的十几个国家的留学生中，他似乎太不起眼，仿佛还是个没长足个头的大孩子。然而考卷一发，他便挥洒自如，一举荣登榜首。学校为此隆重宣布，今后凡是唐山路矿学堂来的毕业生，都可以免试直接进入康乃尔的研究生院。

茅以升在本院桥梁专业刻苦攻读一年就以优异成绩毕业，并取得硕士学位，他那超凡的悟性和罕见的勤奋，赢得了导师贾柯贝教授的亲睐，诚邀他留校做他的助教，并推荐他到世界一流的匹兹堡桥梁公司实习，晚上，他还赶赴卡利基.梅隆理工学院攻读博士学位。

1919年10月，他的博士论文被一致通过。12月满怀赤诚报国之心的茅以升毅然返回祖国，开始在大学课堂讲授造桥理论。1920年担任南京惠民桥工程顾问；1928年参加济南黄河大铁桥的设计与施工；1933年，他设计钱塘江大桥，以双层510万元造价胜过美国华奈尔758万元单层联合桥而中标。钱塘江桥尚未完工时，日本帝国主义已经进攻上海。桥建成才三个月，杭州即遭沦陷。在沦陷这天，茅以升负有炸桥任务。为了准备炸桥，在一个正桥桥墩内，预留了一个放炸药的空洞。

大桥上的铁路是1937年9月26日通火车的，大桥上的公路因防空袭，延至1937年11月17日才通汽车，开通公路这一天，过桥的人民群众在10万人以上。但是，从11月17日这一天起，所有过桥的火车、汽车、行人，都是在炸药上走过的，这在古今中外的桥梁史上是从未有过的。

1937年12月23日，日寇侵占杭州，大桥即于当日炸毁。在前一天，铁路车辆在桥上撤退的，机车有三百多辆，客货车有两千多辆，其他各方面撤退的物资，更不计其数。茅以升建造的钱塘江桥为抗战发挥了不小的作用。

1941年，中国工程师学会在贵阳召开年会，茅以升被授予名誉奖章，奖励他对建桥的贡献。钱塘江桥的建成，成为中国桥梁史上的一个里程碑。抗战胜利后，茅以升受命重新建筑钱塘江桥，全桥得以修复，成为永久性建筑。茅以升以其杰出成就，于1946年任中央研究院评议员，后被聘为院士。

1953年，他被选为中国土木工程学会理事长，1958年当选为中国科学技术协会副主席，参与兴建人民大会堂、武汉长江大桥的建设设计。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》。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。