１９１７年１月生，江蘇常州人。１９５２年加入九三學社。１９５６年１月加入中國共産黨。北平協和醫學院畢業，醫學博士。醫學家、醫學教育家，泌尿外科專家。中國科學院、中國工程院院士。

    １９３３年９月至１９３６年在北平燕京大學醫預科學習。１９３６年至１９４２年在北平協和醫學院學習。１９４２年至１９４６年任中和醫院住院醫師、住院總醫師、主治醫師。１９４６年至１９４７年任北京大學醫學院講師。１９４７年至１９４８年在美國芝加哥大學進修泌尿外科。１９４８年１１月回國。１９４８年至１９６０年任北京醫學院副教授、教授。１９６０年至１９７０年任北京第二醫學院副院長、院長、教授。１９７０年至１９９３年任中國醫學科學院副院長、院長、名譽院長，首都醫科大學校長，中國協和醫科大學副校長、校長、名譽校長，教授，中華醫學會會長、名譽會長。１９８１年當選為中科院生物學部委員（後改稱中科院院士）。１９８６年當選為第三屆中國科協副主席。１９８７年６月至１９９３年４月任中國人口福利基金會副會長。１９８９年任九三學社第八屆中央副主席。１９９１年５月當選為第四屆中國科協副主席。１９９２年當選為中科院學部主席團成員。１９９２年１２月當選為九三學社第九屆中央主席。１９９３年３月—１９９８年３月任第八屆全國人大常委會副委員長。１９９４年８月被聘為上海中醫藥大學名譽校長。１９９５年當選為中國工程院醫藥與衛生工程學部院士。１９９５年在美國泌尿外科學會第９５屆大會上當選為世界泌尿外科學術界領導人之一和該會榮譽會員。１９９５年１１月被推舉為中國器官移植發展基金會名譽理事長。１９９５年１２月當選為中國計劃生育協會第四屆理事會副會長。１９９６年５月被推舉為中國科協名譽主席。１９９６年９月被西南交大聘為名譽教授。１９９７年１１月至２００２年１２月任九三學社第十屆中央委員會主席。１９９８年１月當選為中國醫藥生物技術協會第二屆名譽理事長。１９９８年３月至２００３年３月任第九屆全國人大常委會副委員長。

    是第五、六屆全國政協委員。

    長期從事泌尿外科的臨床治療和科研工作，是中國泌尿外科的先驅者之一，在腎結核對側腎積水和腎上腺髓質增生研究中有獨創性見解。１９５７年首創用輸精管結紮並用精囊灌注術，增強了避孕效果，是我國男性節育技術的奠基人。５０年代，首先提出的腎結核對側腎積水的概念，被國內外公認為“在臨床上有極重大的意義”，並率先利用回盲腸行膀胱擴大術治療膀胱攣縮取得成功，到７０至８０年代國外才作為最新方法介紹給公眾。６０年代設計了特殊的導管改進前列腺增生的手術，使手術出血量大為減少，手術時間縮短，被稱為“吳氏導管”。１９７７年提出的“腎上腺髓質增生”是一個獨立的疾病，被收進１９７９年《美國泌尿外科年鑒》。１９９５年“吳階平泌尿外科醫學基金會”在北京成立。

    從１９６８年開始，曾擔任中央多位高級領導人的醫療小組組長。６０年代，受周總理的委託，曾先後１１次為５個國家元首進行治療。僅為印尼總統蘇加諾就治療過５次。為此，１９６５年１月被蘇加諾總統授予“偉大公民”二級勳章。曾先後７次獲得全國性的科學技術獎。１９８４年獲得巴黎紅寶石榮譽獎章。１９８７年又獲得巴黎紅寶石最高榮譽獎章。１９９２年６月８日─１６日作為大陸七位傑出的科學家之一，到台灣進行了學術交流。１９９３年８月獲首屆中華人口獎科學獎。１９９３年１２月被比利時皇家醫學科學院授予“比利時皇家醫學科學院榮譽勳章”，以表彰其在醫學領域的傑出成就。１９９５年１０月被香港外科醫學院授予榮譽院士稱號。１９９６年７月被英國愛丁堡皇家外科醫師學院授予榮譽院士稱號。１９９７年９月獲何梁何利基金科學與技術進步獎（醫學獎）。還曾榮獲世界衛生組織授予的金質獎章，以表彰其在控制吸煙方面的成績。

    主編有《泌尿外科學》、《外科學》、《泌尿外科進展》等，發表有影響的醫學著作１５０篇，出版醫學書籍２１部。２０００年１月，《吳階平文集》由山東科學技術出版社出版。