字宣仲，江蘇武進人，生于天津。1910年為游美學務處第2批留學生，入美國康奈爾大學，主修數學，1914年獲理學士學位。1918年獲哈佛大學哲學博士學位。1919年任康奈爾大學物理講師。1920年回國任清華學校心理學及物理教授。1921年再入哈佛大學研習語音學，繼而任哈佛大學哲學系講師、中文系教授。1925年6月應聘到清華國學院任導師，指導范圍為“現代方言學”、“中國音韻學”、“普通語言學”等。1929年6月底國學研究院結束后，被中央研究院聘為歷史語言研究所研究員兼語言組主任，同時兼任清華中國文學系講師，授“音韻學”等課程。1938年起在美國任教。

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　　1892年11月3日生于天津。父親衡年中過舉人，善吹笛。母親馮萊蓀善詩詞及昆曲。

　　19O0年趙元任回到老家常州青果巷，在家塾二中讀書。早年所受民族文化熏陶，對他一生事業有著深刻的影響。

　　趙元任從小就顯露出語言天才，各種方言一學就會。十四歲進常州溪山小學。19O7年入南京江南高等學堂預科，成績優異，英語、德語都學得很好，深得美籍英語教師嘉化（D。J．Carve）的喜愛。嘉化常邀趙元任去他家中作客。嘉化夫人善于彈鋼琴和唱歌，趙元任跟嘉化夫人學唱過《可愛的家庭》（Home， SWeet Home）和《離別歌》（AuldLang Syne,亦譯《天長地久》）等歌曲，是為他接受西方音樂之始。

　　1909年趙元任考取了留學美國的官費生，在康乃爾大學主修數學，選修物理、音樂。向姜斯東（E。Johnstone） 學習作曲，向夸爾斯（J．T。Quarles）學習鋼琴與和聲，向席佛曼（S．P．Siwerman）學習鋼琴，還上過多年的聲樂課。1914年獲數學學士學位。在該校哲學院研究一年后，1915年人哈佛大學主 修哲學并繼續選修音樂，在哈佛期間的音樂教授有希爾 （E，B．Hill）和斯帕爾丁（W。R。Spaulding）。19l8年在哈佛獲哲學博士學位。又在芝加哥和加州大學作過一年研究生。1919年回康乃爾大學物理系任教一年。

　　1920年趙元任回國擔任清華學校的物理、數學和心理學課程，同年冬曾為英國著名哲學家羅素（B。Russell）來華講學擔任翻譯。在清華期間，趙元任與楊步偉結婚。

　　1921年趙元任夫婦到了美國，趙元任在哈佛大學任哲學和中文講師并研究語言學。

　　1925年趙元任回清華大學教授數學、物理學、中國音韻學、普通語言學、中國現代方言、中國樂譜樂調和西洋音樂欣賞等課程。他與梁啟超、王國維、陳寅恪一起被稱為清華“四大導師”。1928年作為研究院語言研究所研究員，進行了大量的語言田野調查和民間音樂采風工作。

　　1938至1939年教學于夏威夷大學，在那里開設過中國音樂課程。1938至1941年，教學于耶魯大學。之后五年，又回哈佛任教并參加哈佛、燕京字典的編輯工作。其間加入了美國國籍。1946年國民黨政府教育部長朱家驊拍電報請趙元任出任南京中央大學校長。趙元任回電：“干不了。謝謝！”

　　從1947年到1962年退休為止，趙元任在伯克萊加州大學教授中國語文和語言學，退休后仍擔任加州大學離職教授。1945年趙元任當選為美國語言學學會主席。1952年榮任阿加細(Aggasiz)基金會東方語和語文學教授。1959年曾到臺灣大學講學。1960年又被選為美國東方學會主席。

　　1973年，中美關系正常化剛起步，趙元任夫婦就偕外孫女昭波和女婿邁克回國探親。5月13日晚至14日凌晨，受到周恩來總理的親切接見，周總理還跟趙元任談到文字改革和趙元任致力研究的《通字方案》。在座的還有郭沫若、劉西堯、吳有訓、竺可楨、黎錦熙等惹友。

　　1981年，喪妻不久的趙元任應中國社會科學院語言研究所之邀，偕長女趙如蘭、女婿卞學磺、四女趙小中再次回國探親，受到全國政協主席鄧小平的熱情接見，并接受了北京大學授予的名譽教授稱號。

　　1982年2月24日趙元任逝世于美國馬薩諸塞州坎布里奇。加州大學為他設立了趙元任基金會，4月4日隆重舉行了趙元任逝世紀念會。

　　主要著作有《國語新詩韻》、《現代吳語的研究》、《廣西瑤歌記音》、《粵語入門》（英文版）、《中國社會與語言各方面》（英文版）、《中國話的文法》、《中國話的讀物》、《語言問題》、《通字方案》，出版有《趙元任語言學論文選》等。

　　趙元任出版的歌集有《新詩歌集》、（1928）、《兒童節歌曲集》 （1934）、《曉莊歌曲》（1936）、《民眾教育歌曲集》（1939）、《行知歌曲集》和《趙元任歌曲集》（1981）。1987年在上海音樂學院院長賀 綠汀提議并推動下，上海音樂出版社出版了五線譜版的《趙元任音樂作品全集》（由其長女、美國哈佛大學教授趙如蘭編輯），收有歌曲八十三首、編配合唱歌曲二十四首、編配民歌十九首、器樂小品 六首，總計一直三十二首作品。