1909年1月27日，（清朝宣統元年正月初六）出生在湘鄉縣荷塘萬宜堂（今屬雙峰縣荷葉鎮）,字子雍。是曾國藩弟曾國潢的長曾孫女。
1914年入讀曾氏家塾讀書，曾從族師曾筱屏學習《十三經》。
1921年與其姐曾昭浚一起入長沙藝芳女校學習，
1929年，曾昭燏考入國立中央大學外文系，第二年轉到國文系。
1931年秋起，師從胡小石。
1933年自國立中央大學國文系畢業，獲文學士學位，受聘入金陵大學附屬中學任教。
1934年入金陵大學國學研究班學習，完成《讀〈契文舉例〉》一文。
1935年留學英國倫敦大學考古學專業，師從葉慈。
1937年獲碩士學位。同年，曾昭燏到德國柏林大學研究院實習，作為研究員參加了在柏林、石勒蘇益格的考古發掘工作，又在慕尼黑博物院實習博物館學。
1938年4月回英國，任倫敦大學考古學助教。
1938年9月啟程回中國。
1939年初，曾昭燏任國立中央博物院籌備處專門設計委員。
1939年2月，參加了中央研究院歷史語言研究所與國立中央博物院籌備處合組的蒼洱古蹟考察團。
1939年3月到1940年9月，吳金鼎、曾昭燏、王介忱等人在雲南省大理縣蒼山開展考古工作，先後發掘馬龍遺址、佛頂（甲、乙）二遺址、龍泉遺址、白雲甲遺址等5處遺址，這處文化被定名為「蒼河文化」。
1940年6月，國立中央博物院籌備處遷四川省南溪縣李莊鎮。曾昭燏隨後也遷居李莊鎮。
1940年至1944年，國立中央博物院與中央研究院歷史語言研究所合作，擬定對四川省境內開展一次大規模考古，按計劃首先發掘彭山縣東漢崖墓。曾昭燏與吳金鼎等人主持了彭山縣東漢崖墓的發掘工作。
1941年2月起，曾昭燏任國立中央博物院代理幹事。
1942年，曾昭燏、吳金鼎合編《雲南蒼洱境考古報告》，這是關於雲南的首部考古學專著。
1943年，曾昭燏、李濟合著的《博物館》由重慶正中書局出版。抗日戰爭勝利後，曾昭燏隨國立中央博物院遷返南京，代理了由李濟擔任的國立中央博物院籌備處主任職務，主持國立中央博物院的建設，同時兼任「戰時文物損失清理委員會」、「戰後文物保存委員會」等組織的專門委員。她先後主持舉辦2次展覽（漢代文物展覽、青銅器展覽）。
1948年春，國立中央博物院陳列室初步建成後，她又與國立故宮博物院聯合舉辦一次文物展覽。
1948年，她參加聯合國國際博物館協會，並任會員。當時全中國共有9位國際博物館協會會員，曾昭燏是其中之一。曾昭燏在考古學界和北京大學的夏鼐並稱「北夏南曾」。
中華人民共和國成立前夕，曾昭燏拒絕赴台灣。她還堅決反對文物遷台，曾致函國立中央博物院籌備處主任杭立武說：「運出文物，在途中或到台之後，萬一有何損失，則主持此事者，永為民族罪人。」
1949年4月14日，她在上海和徐森玉、王家楫等人聯名寫信，呼籲將已運至台灣的文物運回。
中華人民共和國成立後，1950年南京博物院成立，曾昭燏任副院長（院長為徐平羽）。
1950年至1952年，曾昭燏主持江寧縣東善橋「南唐二陵」（南唐烈祖李昪、南唐中祖李璟陵）的考古發掘，主持編寫《南唐二陵發掘報告》；率考古小分隊到江寧縣湖熟鎮考察，證實湖熟確實存在商周時期「台型遺址」，並在江寧縣其他地方的台型遺址發掘出土了類似湖熟出土的文物。
1955年1月，曾昭燏升任南京博物院院長。任內兼任華東文物工作隊隊長，治淮文物工作隊隊長，南京市文管會副主任，江蘇省社會科學聯合會副主任，中國考古學會籌備會理事，《文物》、《江海學刊》編委，江蘇省歷史學會副會長，中國科學院考古研究所學術委員等職。
1956年，參加九三學社。曾昭燏曾在兼授南京大學歷史系「考古學通論」、「秦漢考古」等課程期間，和尹煥章合著《試論湖熟文化》、《江蘇歷史上的兩個問題》等論文，提出「湖熟文化」之命名。
1958年，曾昭燏支持江寧縣籌辦江寧縣博物館，並將「湖熟文化」及「南唐二陵」出土文物中的300餘件以及若干複製模型、照片等移交江寧縣博物館。
1960年後，曾昭燏參與和領導了江寧縣境內六朝陵墓石刻、南唐二陵、牛首山弘覺寺塔的維修工程。其間，曾昭燏曾組織過《社會發展史展覽》、《江蘇歷史陳列》等。曾昭燏先後任南京市人大代表、江蘇省人大代表，全國政協第二、三屆委員，第三屆全國人大代表。她還是全國婦聯委員、江蘇省婦聯副主席。
1964年3月，曾昭燏因患精神憂鬱症，入南京丁山療養院療養。
1964年12月23日，曾昭燏從南京靈谷寺北塔跳下自殺身亡，享年55歲。安葬在南唐二陵。
