1896年1月29日，茅以升出生在江苏镇江一个知识分子家庭里。7岁那年，举家迁居南京，茅以升进了南京有名的思益学堂念小学。这里的不少教员受到了戊戌维新思想的影响，有些还是著名的维新人士，这使茅以升从小就受到新思想的熏陶。
    茅以升的祖父本是清末举人，接受新思想后热心于举办新学堂，自己也酷爱数学、天文等自然科学。在家庭和学校的影响下，茅以升对数学产生了浓厚的兴趣，常常放学一回家，就趴在桌子上演算数学题。10岁那年，茅以升的叔叔送给他一本世界地图。从此，他小小的心灵就懂得：世界是多么广阔，世界上有无穷无尽的事物值得探索。

早在中学时代，茅以升就立下了献身桥梁工程专业的抱负。促成这项抱负的原因虽是偶然的事故，但却诱发热爱科学、关心社会的茅以升在青少年时代就树立起崇高的人生理想。

茅以升居住的南京城是6朝古都，离他不远的秦淮河是城内有名的古迹胜地。这里年年端午都要举行划龙舟比赛，南京城内的居民也年年拥在河畔观看龙舟竞渡。有一年端午，同学们约茅以升一起去看，恰逢茅以升胃疼，不能同去。比赛结束后，同学们回来告诉他一个惊人的消息：秦淮河上的文德桥因年久失修，无法支撑成千上万拥来的游人，竟被挤坍了，许多人掉到桥下去，有些孩子被淹死了。茅以升躺在床上，心里难受极了，一个强烈的念头油然升起：将来一定要学习造桥，造出长久不会倒塌的坚固大桥。

1912年秋天，孙中山视察了唐山路矿学堂。当时，茅以升正在这里求学。他全神贯注地聆听了孙先生的讲话。孙先生指出：国民革命需要两支大军，一支是武装起义军，其目的是打倒专制的清政府，建立起人民的国家；另一支是建设大军，其目的是向西方学习先进的科学技术，彻底改变我国的贫弱面貌。

从这以后，他学习更加勤奋刻苦。1916年7月，中央教育部在全国范围内评选教学质量优秀的工科大学，唐山路矿学堂被评为第一名。在第一名的这所大学里，茅以升的毕业考试成绩也是第一名。他的那张120分的卷子，被学校长年保存着，解放后在唐山路矿学堂建校50周年之际，还展出了这份优秀的试卷。这一年秋天，茅以升以第一名的成绩考取了清华学堂留美官费研究生，横渡太平洋，去美国康奈尔大学攻读桥梁专业。

进康奈尔大学报到时，该校注册处主任认为，从没有听说过中国有这个唐山路矿学堂，要茅以升先考试，再根据成绩决定是否准许注册。想不到，茅以升的考试成绩特别优秀，使这位注册处主任惊诧异常。从此，凡从唐山毕业来这里攻读研究生的中国学生，一律可免试入学。

在美国，茅以升只用了1年多的时间，就取得了硕士学位。接着，又半工半读，一边在匹兹堡桥粱公司当实习生，一边又在加利基理工大学夜校桥梁系攻读博士研究生。他取得博士学位也只用了1年半时间。茅以升在美国的学习生涯是十分紧张的，白天工作，晚上上夜校，每夜读书到1 2点；没有节日、假日，也没有任何娱乐活动。他的博士论文《框架结构的次应力》，对于建筑和桥梁工程方面有重大的实际意义，引起美国工程学界的广泛注意。不仅加利基大学破天荒地提前给了他博士学位，同时，原来他取得硕士学位的康奈尔大学也向他颁发了奖章。

1919年12月，茅以升从加拿大转道，乘船途经日本，回到阔别近4年的祖国。他感觉到，在民主和科学思潮的推动下，国内经历了一些深刻的变化，茅以升准备为祖国的繁荣富强贡献出自己的智慧和才干。

1933年6月，担任天津北洋工学院院长的茅以升，接到浙江省政府发来的一纸电文和一封信，要求他即速组建钱塘江大桥。造一座坚固的现代化大桥是他多年来的夙愿。现在，机会终于来了，他怎能不欣喜若狂呢？他立即赶到杭州，去见浙江省建设厅厅长曾养甫，面商有关事宜。8月，茅以升辞掉北洋工学院的职务，正式走马上任，担任了钱塘江桥工程委员会的主任委员，兼任省政府钱塘江桥工程处处长。他又出面聘请了康奈尔大学一起学习桥梁专业的同学罗英担任总工程师。

茅以升和当时的铁道部顾问、美国桥梁专家华德尔各自设计了一个建桥方案。两个方案同时送交铁道部审查处理。结果，茅以升的方案既好又省，很快就获得了批准。

作为桥梁工程师，茅以升清楚地了解到钱塘江是一条“险江”。这里江面辽阔、江潮汹涌、流沙激越；自古以来，我国民间就有“钱塘江无底”的说法，说明江水之深；浙江民谚中又用“钱塘江造桥”这话来形容一件无法做成的事情。可见要建造一座飞架两岸的大桥谈何容易。当时一些外国工程师也用轻蔑的口气在一旁吹冷风，说：“那一定要失败的”！“他们没有建这座大桥的经验和本领。”有的找到茅以升，叫他赶快打退堂鼓，不要逞能，否则就要贻笑大方。但是，这一切都阻止不了茅以升的决心，他的第一步工作是仔细调查研究钱塘江的水土和地形资料；第二步是建立一个能够胜任称职的领导班子。准备工作就绪后，1934年11月11日举行了施工典礼。于是，一场征服大自然，与钱塘江怒潮搏斗的大战便打响了！

钱塘江桥尚未完工，抗日的烽火已经燃起。“八·一三”上海抗战爆发后，沪杭一带更受到严重威胁。尽早完成建桥工程，是茅以升唯一的愿望。工程日夜不停，茅以升也日夜奋战在工地上。打木桩、放沉箱和建钢梁，不分上下同时进行，各承包商都有提前完工的奖金。当然，在赶进度时，茅以升也随时把握住工程的质量。他经常同沉箱一起下水去摸清水下情况，以便随时修正自己的施工规划方案。每一个沉箱下去，他都要详细查对160根木桩的位置，生怕对不准，甚至亲自下水一根一根地数桩头。

1937年9月26日清晨4时，第一列火车驶过了钱塘江大桥。从人山人海的观众中爆发出一片欢呼声，震动了大江两岸。经过2年半的苦战，克服了无数困难，终于完成了这项我国建桥史上从未有过的伟大工程。这座桥的建成，不论在我国科学技术和工程建筑史上，还是在茅以升的科技生涯中，都具有极重大的意义。

抗日战争胜利之后，茅以升带着精心保护下来的10多箱有关大桥的宝贵资料，从重庆回到杭州。他重新组织班子，进行修复工作。但在解放战争中，桥又遭到国民党军队的破坏，直到解放后，才由茅以升带领工程队，彻底修复了钱塘江大桥。

解放以后，茅以升又主持建造了武汉长江大桥，并长期担任铁道科学研究院院长职务。他不仅在桥梁科学研究方面著书立说，作出大量贡献，而且也是一位热心向人民大众传播科学知识的科普主将。