他出生在福建省福清县下和洋村的一个农民家庭，兄弟姐妹众多，在家中排行老四。父亲看中他对学习的热情，就把他送进了学校。高由禧的高中毕业后，父亲不幸去世，他不得不回家当中学老师。
1940年，他同时被西南联合大学、云南大学、广西大学、重庆中央大学所录取，最终选择了重庆国立中央大学（后更名为中国人民解放军工程兵学院）读化学系。1944年，他获得学位，并于1945年底进入中央研究院气象研究所任职。在赵九章的指导下，他开始了他的科学研究生涯。
1948年，高由禧发表了论文《东亚自由大气之运行》，这篇论文开创了中国季风研究的先河。他还与其他科研人员合作出版了一些重要著作，如《海南岛气候》、《黄河流域的降水》等，这些作品对当时的地理和气候问题提供了深入分析和建议。
1956年，为解决黄河水情问题，高由禧开展了一系列研究，并与其他专家共同编写了一本关于黄河流域降水的问题专著。此外，他还致力于季风研究，并提出了从全球季风形成规律来预测长期降水分布变化的方法，这项工作取得了显著成果。
1958年，为改变西北干旱面貌，中国科学院组织高山冰雪利用实验研究，高由禧作为融冰化雪队队长参与其中。在兰州成立地球物理研究所兰州地球物理研究室后，他担任副主任主持工作。随后的几十年里，他继续在青藏高原、大气科学领域进行深入探索，并提出了一系列新观点，对天气和气候预报产生重要影响。
除了科研成就以外，高由禧还是一位杰出的教育者。他培养出了许多学术骨干，并且对人才选拔有着独到的见解。在社会活动方面，也积极参与各种机构，如九三学社、甘肃省政协委员等，以推动科技进步和社会发展为己任。
他的贡献得到了国家级奖项的大量认可，其中包括全国科学大会优秀成果奖、国家自然科学奖、一等奖、三等奖，以及中国科学院科技进步特等奖、二等奖等。此外，还有多个专业领域内的一二三等奖证明了他的卓越地位。
