1922年8月31日（民国十一年），生于福建省闽清县，马来西亚归侨，5岁时他跟随母亲来到马来西亚投奔父亲。在马来西亚，幼年一边帮父亲割橡胶一边读书。

1940年（民国二十九年），回国参加抗日活动，由于去不成延安，只能留昆明求学，决心以“读书救国”。同年入昆明郊区的同济大学附属中学求学。 

1941年底（民国三十年），太平洋战争爆发后，不久日军便攻占香港，当时滞留在港的不少著名人士如何香凝、柳亚子、邹韬奋、茅盾以及联大教授陈寅恪等都无法及时撤离，原因是孔祥熙等达官贵人垄断了中航公司的飞机，专门运他们的私人财物家具，孔家甚至把洋狗也用飞机运到重庆。重庆《大公报》揭露此事，引起西南联大师生极大愤慨。

1942年（中华民国三十一年）一月七日，西南联大学生发起讨孔游行，西南联大串联到了同济附中，身为班长的吴孟超即刻领着同学们上了街。

1943年（民国三十二年），与日后的妻子吴佩煜双双被同济大学医学院录取[2]  ，成为医学前期学生（当时同济大学医学分为医前期和后期，前期学习主要打基础，考试合格后方可进入后期学习临床及各项具体医技）。

1946年初（民国三十五年），医前期考试通过，到宜宾（当时医学院设在宜宾）进入医后期学习。

1949年，毕业于同济大学，获学士学位。同年进入华东军区人民医学院第一附属医院（即后来的第二军医大学第一附属医院），当上外科军医。有缘再拜师裘法祖教授，学裘师的医术与医道。

1958年，翻译并出版了中国第一本肝脏外科方面的专著-《肝脏外科入门》，同年组成了以吴孟超为首的旨在攻克肝脏外科为目标的“三人研究小组”。