曹宇是曹操與環夫人所生，曹沖、曹據之同胞兄弟，魏元帝曹奐之父。娶張魯女。
建安十六年(公元211年)，封都鄉侯。二十二年(公元218年)，改封魯陽侯。
黃初二年(公元221年)，進爵為公。黃初三年(公元222年)，為下邳王。黃初五年(公元224年)，改封單父縣。
明帝寵信
太和六年(公元232年)，改封燕王。魏明帝曹叡年少時與曹宇親近，到了即位後又寵幸曹宇賜與王位。
青龍三年(公元235年)，征曹宇入朝仕官。
景初元年(公元237年)，曹宇回鄴城。
景初二年(公元238年)夏，又被徵詔而回京都。
固辭輔臣
景初二年(公元238年)冬十二月，曹叡患病嚴重，拜曹宇為大將軍，與領軍將軍夏侯獻、武衛將軍曹爽、屯騎校尉曹肇、驍騎將軍秦朗等共同輔政，囑咐後事。
劉放、孫資長久地掌管國家機要，夏侯獻、曹肇心中忿忿不平。殿中有一隻雞飛上樹，兩人互相說：「這也太久了，看他們還能活幾天!」劉放、孫資怕有後患，私下想加以離間。
曹宇性情恭順溫和，誠懇地堅決推辭，曹叡讓劉放、孫資進入臥室問道：「燕王正是如此嗎?」劉放、孫資答道：「燕王實際是自知不能承擔重任，所以這樣。」曹叡問：「誰可以承擔?」當時只有曹爽一人在旁，劉放、孫資順勢推薦曹爽，並且說：「應當召回司馬懿參與。」曹叡問：「曹爽能承擔這件大事嗎?」曹爽汗流滿面，緊張得不能回答。劉放暗中踩他的腳，耳語說：「快說以死奉社稷。」
曹叡聽從劉放、孫資建議，打算任用曹爽、司馬懿，不久中途又改變，下令停止先前的任命。劉放、孫資再次入見遊說曹叡，曹叡再度聽從他們的意見。劉放說：「最好親自寫下詔書。」曹叡說：「我疲乏極了，不能寫。」劉放隨即上床，把著明帝的手勉強寫下詔書，遂拿著出宮大聲說：「有詔書免去燕王曹宇等的官職，不得在宮中滯留。」曹宇等流淚而出。
景初三年(公元239年)夏，曹宇回到鄴城。
晚年生活
景初、正元、景元中，一直累積增加食邑，一共達五千五百戶。其子常道鄉公曹奐，在高貴鄉公曹髦被弒後入繼大宗，是為魏元帝。
泰始元年(265年)，司馬炎代魏建立晉朝，曹宇被降封為燕公。咸寧四年(278年)，曹宇去世。