1907年10月15日,出生于河南开封,祖籍浙江吴兴。他是国民党元老戴季陶的外甥,早年做过戴的机要秘书。
早年就读于河南留学欧美预备学校,1925-1927年就读于浙江公立专门学校(后为浙江大学工学院)电机系。
1933年自清华大学物理系毕业。
1935年赴德国,1938年获柏林大学博士学位。
曾任西南联合大学教授。1944年经国立浙江大学校长竺可桢教授推荐,主持中央研究院气象研究所工作。
1949年后任中国科学院地球物理研究所所长,“651”卫星设计院院长。
1955年成为中国科学院首批学部委员。1958年参与创建中国科学技术大学,兼任地球物理系主任。
主持制定了中国第一颗卫星的研制方案,并参与领导了卫星各系统的设计和研制工作。
1968年6月,火箭金属材料研究专家姚桐斌的死讯传来,給赵九章沉重的打击。
1968年10月25日(也有11日)在北京中关村15楼服安眠药自杀。