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。
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。
茅老为西南（唐山）交通大学25周年祝词
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
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。
茅以升为母校西南交大建校九十周年题贺词
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。
1955年选聘为中国科学院院士（学部委员）。
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[5]。
1984年被推选为中国科学技术协会名誉主席。[6]
1989年11月12日病逝于北京，享年93岁。
