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。他在高中毕业后，父亲不幸去世，家境贫困，没有条件供他深造，只能回家当了一名中学老师。
1940年，他被西南联合大学、云南大学、广西大学、重庆中央大学等多所高校录取，最终选择进入重庆国立中央大学（今华中科技大学）读书。在那里，他师从竺可桢和涂长望，对气象学产生了浓厚兴趣。
1945年，他开始在中央研究院气象研究所担任研究助理，并在赵九章教授的指导下展开了自己的科学研究生涯。在此期间，他与同事们合作完成了一系列重要的科研项目，并发表了论文《东亚自由大气之运行》，这项工作为中国季风研究奠定了基础。
1954年，他与徐淑英、许孟英合著出版了《海南岛气候》一书，该书分析了海南岛植胶产胶问题，为该地区提供了解决方法。此外，还有关于黄河流域降水的问题，他们编写并出版了专著《黄河流域的降水》及相关图集和资料。
随后，他转向季风研究，并提出了除海陆季风外，还有全球范围内其他类型的季风，如地球环流季风、平流层季风、高原季风等理论，这些观点对天气预报具有重要意义。他的工作还涉及青藏高原及其周边地区，是全球大气变化敏感区、能汇区、启动区和扰动区。
高由禧致力于培养人才，不仅亲自指导博士生，也鼓励他们出国深造或留校继续学习。他自己也曾获得过国家自然科学奖，一等奖、三等奖以及中国科学院科技进步奖特等奖、一等奖等荣誉。他的贡献对中国气象科学领域产生重大影响，被誉为“中国现代气象学的一位杰出代表”。