曹宇是曹草与环夫人所生，曹冲、曹据之同胞兄弟，魏元帝曹奂之父。娶张鲁女。
建安十六年(公元211年)，封都乡侯。二十二年(公元218年)，改封鲁阳侯。
黄初二年(公元221年)，进爵为公。黄初三年(公元222年)，为下邳王。黄初五年(公元224年)，改封单父县。
明帝宠信
太和六年(公元232年)，改封燕王。魏明帝曹叡年少时与曹宇亲近，到了即位后又宠幸曹宇赐与王位。
青龙三年(公元235年)，征曹宇入朝仕官。
景初元年(公元237年)，曹宇回邺城。
景初二年(公元238年)夏，又被征诏而回京都。
固辞辅臣
景初二年(公元238年)冬十二月，曹叡患病严重，拜曹宇为大将军，与领军将军夏侯献、武卫将军曹爽、屯骑校尉曹肇、骁骑将军秦朗等共同辅政，嘱咐后事。
刘放、孙资长久地掌管国家机要，夏侯献、曹肇心中忿忿不平。殿中有一只机飞上树，两人互相说：“这也太久了，看他们还能活几天!”刘放、孙资怕有后患，私下想加以离间。
曹宇新请恭顺温和，诚恳地坚决推辞，曹叡让刘放、孙资进入卧室问道：“燕王正是如此吗?”刘放、孙资答道：“燕王实际是自知不能承担重任，所以这样。”曹叡问：“谁可以承担?”当时只有曹爽一人在旁，刘放、孙资顺势推荐曹爽，并且说：“应当召回司马懿参与。”曹叡问：“曹爽能承担这件大事吗?”曹爽汗流满面，紧张得不能回答。刘放暗中踩他的脚，耳语说：“快说以死奉社稷。”
曹叡听从刘放、孙资建议，打算任用曹爽、司马懿，不久中途又改变，下令停止先前的任命。刘放、孙资再次入见游说曹叡，曹叡再度听从他们的意见。刘放说：“最好亲自写下诏书。”曹叡说：“我疲乏极了，不能写。”刘放随即上床，把着明帝的手勉强写下诏书，遂拿着出宫大声说：“有诏书免去燕王曹宇等的官职，不得在宫中滞留。”曹宇等流泪而出。
景初三年(公元239年)夏，曹宇回到邺城。
晚年生活
景初、正元、景元中，一直累积增加食邑，一共达五千五百户。其子常道乡公曹奂，在高贵乡公曹髦被弑后入继大宗，是为魏元帝。
泰始元年(265年)，司马炎代魏建立晋朝，曹宇被降封为燕公。咸宁四年(278年)，曹宇去世。
