清光绪三十二年（1906年7月14日），黄家驷出生于江西省上饶市玉山县县城的一个封建的书香门第家庭。
中华民国八年（1919年），五四运动将反封建思想带到玉山，黄家驷离开玉山进入南昌小学堂学习。
中华民国十年（1921年）春，顺利考入南开中学初中二年级，与曹禺等同窗攻读。
中华民国十四年（1925年），“五卅”惨案爆发，他和同学们激于义愤，冲破协和的禁令走上街头游行示威的行列。
中华民国十七年（1928年），黄家驷以优异的成绩进入北京协和医院本科学习。 中华民国十九年（1930年），获得燕京大学理科学士学位。
中华民国二十一年（1932年），日军进逼长城古北口，他参加协和医疗队，奔赴热河前线。
中华民国二十二年(1933年)，他以优异的成绩毕业于北京协和医学院，获医学博士学位。
中华民国二十四年（1935年），来沪执教于国立上海医学院。
中华民国二十六年（1937年），担任上海医学院主治医师，同年“八一三”事变发生，他勇挑国立上海医学院医疗队副队长的重任赴无锡筹建伤兵医院。上海沦陷后，他不甘当亡国奴，毅然暂别妻儿，只身随上医内迁昆明、重庆，艰苦办学。 中华民国二十八年（1939年），晋升为外科讲师。1940年他以优异的成绩考取清华大学官费留美，是20个名额中唯一的医学专业的留学生。
中华民国三十年（1941年），黄家驷来到美国密执安大学跟随欧美胸腔外科专门化的创始人约翰·亚历山大学习。他基础扎实，在导师指引下较快掌握胸外科技术。
中华民国三十二年（1943年），赴美国密歇根大学医学院研修胸腔外科，获美国外科专家和外科学硕士两项证书，为美国胸腔外科学会创始委员、美国亚历山大胸腔外科学会会员和国际外科学会会员，名列美国《世界名人录》。留美期间，他还担任密执安大学中国留学生会主席，每两周组织一次中国建设讨论会，立志学好本领，报效祖国。 中华民国三十四年（1945年），德、日法西斯相继覆灭。他不为美国优裕待遇所动，持美国外科专家和外科学硕士两个证书回到祖国，决心为开创中国的胸外科事业披荆斩棘。他迫不及待搭乘太平洋上第一班通航的美军运输机回国。三天三夜的颠簸飞行，在印度转机时行李丢失，但完整无缺地带回整套开展胸外科手术的器械设备。回国任上海医学院教授。到了上海，他一面在上海医学院执教，一面在附属中山医院和中国红十字会第一医院(今华山医院)从事胸外科的创建工作。不久即开展了肺结核、肺化脓性感染、食管肿瘤和先天性心脏血管畸形等胸外科手术，他还帮助澄衷疗养院（现上海市第一肺科医院）、国防医学院（现上海第二军医大学）开展胸外科的业务。当时不少人劝他联合开业，增加点收入。他笑笑说，“我感兴趣的是当一名好教师、当一名好的胸外科医师”。他利用带回国的手术器械，较早地在国内开展各种类型的肺切除术、食管切除术、动脉导管结扎术和心包切除术等。 解放后不久，他被评为民主教授，出席陈毅市长召开的座谈会，被选为上海红十字会医院工会主席和上海市医务工会副主席。同时被聘为上海医学院临时管理委员会委员。
1950年，他出席了全国卫生会议和中华全会自然科学工作者代表会议。同年冬朝鲜战争逼近鸭绿江，他带头报名参加上海市抗美援朝志愿医疗手术队奔赴东北前线，担任总队长兼第二大队大队长。年底，他受到毛主席、周总理等中央领导人亲切接见。
1951年，任上海市首批抗美援朝志愿医疗手术总队长，率320人赴东北治疗志愿军伤员，获中央领导表扬。他在我国首先报告食管胃颈部吻合术，扩大根治范围，减低了手术死亡率。 1952年，上海医学院改组，更名为上海第一医学院，他被任命为副院长兼中山医院院长。 在繁忙的行政工作和社会活动之外，黄院长始终坚持教学和医疗工作。他分管教学科研工作，积极开展教育改革，吸取苏联专家有用的科学管理经验，进行学科建设，加强基础理论和临床应用的科研工作，提倡“三基三严”，取得显著的成绩。他不仅在中山医院和华山医院建立胸心外科，还帮助原国防医学院（现第二军医大学附属长海医院）、同济大学医学院附属中美医院、澄衷医院(现上海结核病防治研究所)开展胸外科工作。他一手创建的胸外科亦发展到96张病床，成为提供医疗服务、开展临床研究和培养专业人才的重要基地。
1953年， 黄院长针对我国结核病防治工作取得显著成效，肺结核病发病率逐渐下降，肺癌病例相对增多，而肺癌早期易被误诊为肺结核或炎症。他又著文呼吁重视肺癌早期诊断，并亲自开展气管、支气管外科手术的动物实验研究。
1955年，黄家驷应聘为中国科学院生物学学部委员。
1956年，黄家驷参加制订全国12年科学技术发展规划，同年他总结了对肺结核病施行外科瘘陷疗法和切除疗法l376例的经验，组织上海市胸腔外科医师进行学术交流，推广提高。并上书卫生部，提出对肺癌早期诊断、早期治疗，倡议联合上医、上海第二医学院和南洋医院的力量成立上海市胸科医院.他组建了我国第一所心胸外科专科医院——上海市胸科医院，并担任第一任院长。
1957年，黄家驷组建国内第一所胸腔外科专科医院——上海市胸科医院，任院长兼胸外科主任。并组织上海胸腔外科医师总结千余例肺切除术治疗肺结核的临床经验，建立肺切除术操作常规，提出对肺癌早期诊断、早期治疗的倡议。 1958年，调北京工作，先后任中国医学科学院院长、首都医科大学校长。同时兼任国家科委医学组副组长、卫生部医学科学委员会副主任、中国科学院主席团成员、中国科学技术协会副主席、中华医学会副会长和中华医学会外科学会主任委员。黄家驷被调任为中国医学科学院院长除了全面领导医科院下属的四所医院和10多所研究所外，他与一些专家倡议利用医科院在人才、设备和科研水平上的优势，创办一所高层次的医学院。中央批准了这个建议，任命他为校长筹建中国医科大学。他以极大的魄力和干劲，依靠全体教职员工，在不到半年的时间内，迎来了第一批8年制医学生入学。从师资队伍、设备配备、校园建设到教学计划、课程设置等，他都亲自主持解决。
1960年，他首先研究支气管成形术和心脏外科体外循环问题，结合当时条件曾对先天性心脏病动脉导管未闭的切断缝合方法做了改进。这些均对当时我国胸腔外科的发展起到了指导和推动的作用。
1963年，医科大学教学大楼落成，中国医科大学己拥有27个教研室、212名专职教师的规模。他把老协和办学的好经验基本融会于中国医科大学教育之中，例如：严格录取，注重学生基础知识培养、自学和动手能力培养，临床教学设导师制．重视基本功训练等，使今天的协和医科大学成为国内外闻名的一流大学。 粉碎“四人帮”后，他重新投入医科院和医大的整顿恢复工作，准备将5个研究所从偏僻山区要迁回，已解散的医大进行恢复。
1965年，他在协和医院完成首例针刺麻醉下胸外科手术，接着又完成高难度的针麻下外侧切口全肺切除术。此外，他还为各地培养了大批胸外科专业人才，建立和发展了胸外科专业队伍，为我国胸心外科事业奠定了基石。 1971年，黄家驷遵从周总理的指示，从干校回京参加中国医学科学院建院以来的工作总结。鉴于教育停顿，人才稀缺的状况，他冒着“复辟旧协和”“八年制医大阴魂不散”的罪名向总理提议让已经分配大西北的医科大学低年级学生到医科大学回炉重修，得到总理支持。
1973年—1974年，赴日内瓦参加世界卫生组织大会，作报告介绍中国医药卫生事业的成就和现状。
1976年，他在武汉主持了《外科学》的编审会议。
1977年，周总理逝世一周年，黄家驷含泪将亲自完成的270万字的《外科学》送入出版社，这一板书分为上下两册，外科学的知识得到极大的丰富。
1979年，在美国医学会的第75届医学教育会议上，黄家驷荣获世界杰出医学教育家荣誉奖，同年回到密执安大学并拜访了导师亚历山大教授夫人，接受了其1952年颁发的美国胸外科专家委员会创始委员证书。
1982年，黄家驷由于动脉硬化，下肢缺血，发生间歇性跛行。在检查医院酝酿治疗方案期间，他一直坚持工作。
1983年，他退居二线，组织编写了《外科学》的第四版——《黄家驷外科学》。
1984年，他不顾病后体弱，埋头工作。他主编《外科学》要大量充实内容，再版将成为大型外科参考书。他日以继夜查阅文献，先写成《胸部损伤》一章作为蓝本，赶在5月份全国政协会议期间召开《外科学》编委会讨论第四版的编写计划。5月13日他出席了全国政协会议，5月14日主持生物医学工程学会理事会，在赴会途中因心脏病复发与世长辞，终年78岁。
