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、重庆中央大学同时录取，最终选择了重庆国立中央大学（后更名为学）读书。在那里，他遇到了导师竺可桢和涂长望，他们介绍他到中央研究院气象研究所任研究助理员。在赵九章教授的指导下，他开始了他的科学研究生涯。
1948年，他发表了论文《东亚自由大气之运行》，这篇工作与竺可桢先生的著作《中国的东南季风和降水》一起，为中国季风研究开辟了新的道路。1954年，与徐淑英、许孟英合著出版了《海南岛气候》，探讨了海南岛植胶产胶问题，并提出利用不同地区的小气候扬长避短种胶建议；1956年，因需要了解黄河流域的水情，共同编写出版了《黄河流域的降水》专著及图集，这些工作都展现出了他的科研成果。
1958年，为改变西北干旱面貌，高由禧参与组织高山冰雪利用实验研究，并任融冰化雪队队长前往甘肃。同年9月，在兰州成立地球物理研究所兰州地球物理研究室，是所室主任兼副研究员。这段时间主要从事人工融冰化雪等方面的研究。
1966年的“文化大革命”期间，他受到冲击，但随着运动结束，他恢复并继续其科研工作。1974年4月，在兰州地球物理研究所基础上调整组建兰州高原大气物理研究所，是所长。此后，他转向高原气象学和西北干旃问题进行深入探究，并领导多项重要科研项目取得国家奖励。
1980年代初期，为了推动青藏高原科学讨论会，他获得国际合作机会，并当选为国际大气电学委员会委员及云物理委员会委员。此外，还创办并主编刊物《高原气象》，并担任顾问直至2001年。他还参与或主持多项重要科研项目，如青藏高原隆起及其对自然环境影响综合性调查等，以此来进一步理解全球变化中的关键区域作用。
2001年的3月3日，在兰州病逝前夕，其贡献对于提高我们对全球天文潮流及地理变化认识有着不可磨灭的地位。在其职业生涯中，不仅因为其卓越表现而获得许多荣誉奖励，也因其严谨治学态度以及为人正直而被人们称赞。
