1892年11月3日，赵元任生于天津。
父亲衡年中过举人，善吹笛。母亲冯莱荪善诗词及昆曲。
赵元任幼年时就显示出非凡的语言天赋，各地的方言一学就会。
在老师的启蒙下，他开始接触音乐。
1910年7月，清政府游美学务处在北京招考，赵元任以第二名被录取。同年8月，赵元任赴美留学，入康奈尔大学学习数学，并选修物理和音乐。
四年后，赵元任毕业，获得了理学学士学位。
1915年，进入哈佛大学主修哲学并继续选修音乐。
1918年，获得哈佛大学哲学博士学位。
1920年，赵元任回清华大学任教，教授物理、数学和心理学等课程。在此之前，赵元任在美国母校康奈尔大学任教。
在清华期间，赵元任和杨步伟结婚，夫妻二人的婚礼极富个性，被誉为我国最早的“文明结婚”典范。
两人的亲朋好友都收到了一份别出心裁的结婚通知书，是在结婚后才通知的。
通知书上写道：“赵元任博士和杨步伟女士十分恭敬地对朋友们和亲戚们送呈这件临时的通知书，告诉诸位：他们两个人在这信未到之先，已经在十年六月一日下午三点钟在北京自主结婚。
仪式也很简单，由胡适博士和朱徽女士为证婚人。
除此之外，规定除了如诗文、音乐等非物质礼品，或以自己名义捐献给中国科学社的礼物外，其他贺礼一概不收。
第二天《晨报》以《新人物的新式婚姻》为题报道了这件事。
婚后，赵元任辗转于中美之间任教。
1925年，赵元任回清华大学教授数学、物理学、中国音韵学、普通语言学、中国现代方言、中国乐谱乐调和西洋音乐欣赏等课程。
他与梁启超、王国维、陈寅恪并称为清华“四大导师”。
1939年，赵元任前往耶鲁大学教书。
据说他到耶鲁后的第一天，就因违规停车被开了张罚单，之后经常被罚，次数之多连警察都习惯了。
1941年，赵元任前往哈佛大学任教。
在他们动身启程前，杨步伟专程跑到当地警察那里，告知他们要离开耶鲁去哈佛。
警察问她为什么？
杨步伟说道，因为你们的罚单太多，让赵元任教授受不了了。
不想警察信以为真，当即表示以后不会再开罚单，并请求他们留下。
在哈佛任教期间，赵元任参与了哈佛大学与燕京大学的字典编辑工作，并于1946年加入了美国国籍。
1947年，国民党政府教育部长朱家骅拍电报请赵元任出任南京中央大学校长。赵元任回电：“干不了，谢谢！”
赵元任可以说是杰出的语言大师，无论在国内还是国外，几乎都能用方言与人交谈。
赵元任曾经用方言“走”过了大半个中国，从北京南下，途经河北、山西、陕西，之后由潼关进入河南，从河南进入两湖、四川、云南，从云南东进两广，经江西、福建、江苏、浙江、安徽，从山东渡过渤海湾，进入东北三省，最后回到北京。
据说这位被誉为“中国语言之父”的大师，精通中国三十三地的汉语方言。
在各地演讲的时候，经常被当地人误认为是老乡。
更有趣的是，赵元任在国外居然也能用当地方言与人交谈。
二战以后，赵元任曾到巴黎参加会议。
在巴黎车站，他用巴黎方言与提行李的人交谈。
这让对方大为吃惊，以为他是在巴黎长大的。
还有一次，赵元任到德国柏林，又用柏林方言与当地人聊天。
一个老人竟然误以为赵元任是在柏林土生土长的，对他说：“你总算躲过了战争的灾难，平安地回来了。”
由此可见，其语言功力之深。
除此之外，赵元任还曾录制留声片来推行国语。
据说，有一次赵元任夫妇前往香港游玩，购物时说的是国语。
怎奈店员对国语很陌生，任凭赵元任怎么说都听不明白。
谁知道最后临走的时候，店员却对赵元任抱怨道：“我建议先生买一套国语留声片听听，您的国语实在太差劲了。”
赵元任一听，打趣地问道：“那你说买谁的，谁的国语留声片最好?
“当然是赵元任的最好了。”店员不屑地说道。
赵元任的妻子杨步伟一听，笑着说：“他就是赵元任。”
店员讥讽道：“他的国语那么差劲，怎么可能是赵元任！”
其实，赵元任的确是理论与实际并重的语言学家。
在语言学的各方面都有深入的研究和杰出的贡献。
他是中国第一位用科学的方法做方言和方音调查的学者。
为了实地调查，他不辞奔波劳苦，终于写成《现代吴语研究》。
赵元任不仅在语言方面造诣颇深，而且在音乐方面也有很高的造诣，发表了多篇音乐论文，譬如《新诗歌集》《歌词中的国音》《介绍乐艺的乐》等，对当时的音乐界产生了广泛的影响。
除此之外，他还身体力行录制《教我如何不想她》《扬子江上撑船》等唱片。
在美国，赵元任曾经被推选担任美国语言学学会主席、美国东方学会主席等职。
1962年退休后，赵元任担任加州大学离职教授。
1973年，中美关系正常化刚起步，赵元任夫妇就携外孙女昭波和女婿迈克回国探亲。
5月13日晚至14日凌晨，受到周恩来总理的亲切接见，周总理还跟赵元任谈到文字改革和赵元任致力研究的《通字方案》。
1982年，赵元任在美国马萨诸塞州逝世，享年90岁。
赵元任博学多才，既是数学家，又是物理学家，对哲学也有一定造诣。
当然，他主要以著名的语言学家蜚声于世。
他从1920年执教清华至1972年在美国加州大学退休，前后从事教育事业52年。
中国著名语言学家王力、朱德熙、吕叔湘等都是他的学生，“给中国语言学的研究事业培养了一支庞大的队伍”，可谓桃李满天下。
