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，他遇到了科学研究的魅力，并且决定将来成为一名气象学家。
1945年底，他加入了中央研究院气象研究所，这是他的职业生涯开始的地方。在这里，他得到了赵九章教授的指导，并与竺可桢先生合作发表了论文《东亚自由大气之运行》，这项工作开创了中国季风研究领域。
随后，他参与编写出版了《海南岛气候》一书，对于解决海南岛植胶问题提供了重要建议。此外，还有关于黄河流域降水的专著和图集，以及对青藏高原气象学方面的研究，为此领域贡献了一份力量。
1958年，他领导了一次高山冰雪利用实验项目，并在兰州成立地球物理研究所兰州分所担任副主任。随后，该机构升格为中国科学院兰州地球物理研究所，他担任副所长兼室主任。期间，他主要从事人工融冰化雪、土炮消雹等方面的研究工作。
文化大革命期间，高由禧受到冲击，但之后恢复工作并继续其科学事业。他还曾参与策划和组织多项重要科研项目，并取得了一系列国家或中国科学院奖项。在他的推动下，一些国际大气电学委员会委员纷纷希望与中国在高原气象研究上进行交流合作。
1982年至1985年间，高由禧创办并主编学术刊物《高原气象》；1996-2001年则担任该刊物顾问。2001年3月3日，在兰州病逝前夕，其贡献已经被公认为是对天气预报及全球变化理解至关重要的一部分。
