早期经历

光绪三十年（1904年）11月13日，梁思永出生于澳门（另一说法是日本横滨、一说上海），是梁启超次子。曾在日本念小学。民国二年（1913年），梁思永随家人回国。

留美深造

青年时期的梁思永民国四年（1915年），梁思永考入清华留美班。民国十二年（1923年），梁思永赴美国入哈佛大学研究院攻读考古学和人类学。此间曾参加过印第安人古代遗址的发掘，并对东亚考古学做过特别研究，如早期著作中的《远东考古学上的若干问题》一文，除高瞻远瞩地深人分析有关资料外，还明确指出“……殊无理由原封不动地搬用西欧的型式学和年代学。假若将来的研究显示出该地的一种特有的文化顺序，也不会太出人意料之外吧”，这一科学预见，已为后来的考古发现所充分证实。

留学期间，梁思永为了解国内考古情况，曾一度回国，在清华学校国学研究所担任助教。整理李济于民国十五年（1926年）发掘山西夏县西阴村遗址出土的部分史前陶片，写出《山西西阴村史前遗址的新石器时代的陶器》的英文专刊，对第四探方的万余片陶片进行了深入分析。由于缺乏能够复原的完整器形，乃就陶片的质地、口沿、器底和柄把的形式分类叙述，对于它们在地层中的分布、变化作了详细的统计，并用图表予以表示。在肯定西阴村和仰韶村属于同一时代的遗存外，梁思永还指出仰韶村的若干器形（如三足鬲和镂孔高圈足豆）不见于西阴村，后来的发现证实，上述陶器为较晚的龙山文化所有。这是最早的一份田野考古分析报告。尽管所分析的仅限于一个探方的陶片，但整理、分类、统计以及对比研究的方法，都具有示范的作用，对后来考古报告的编写也产生一定的影响。特别是以类型学的方法研究古代器物，在中国近代考古学著作中应属最早的代表。民国十七年（1928年）9月，梁思永回哈佛大学研究院继续深造。

初涉考古

民国十八年（1929年）1月19日，梁启超在北平协和医院病逝，当时梁思永仍在美读书。12月，梁思永在美国完成了他的另一篇力作《远东考古学上的若干问题》。此文于民国二十一年（1932年）载于《美国人类学家》杂志上。梁思永在这篇文章中将亚洲东部地区的旧石器时代的遗址分为南西伯利亚群、华北群和印度群，指出它们之间的异同及有待解决的间题，认为没有必要照搬西欧的考古方式，如果东亚有新的文化顺序，也不足为奇。他的预言后来被考古发现所证实。关于新石器时代文化遗址，他将其分为中国和蒙古的北方群、印度支那的南方群和日本与朝鲜的外围群，并指出它们的特征与有待解决的问题。梁思永在文中着重提出了研究方法的间题，一个是叠压地层的问题，第二是分区研究的必要性。前者在后来研究后冈遗址时用于揭示仰韶文化、龙山文化及殷商文化的文化顺序，后者应用于分区研究龙山文化。这篇文章是中国近代考古研究工作者对以上研究方法的最早的论述。也是中国考古工作者对大范围内进行对比研究的第一篇论著。

民国十九年（1930年）夏天，梁思永从美国哈佛大学毕业后，回国参加前中央研究院历史语言研究所考古组工作。同年秋季，他到黑龙江参加了昂昂溪遗址的发掘。梁思永在《昂昂溪史前遗址》这篇报告中详细报导了发掘经过，阐明了其文化的基本面貌，他在对细石器的概念的分类标准方面为后来的研究树立了典范，另外，他在昂昂溪所得的材料是数百处细石器文化遗址中几乎唯一的墓葬材料。

然后转道通辽进入热河调查新石器时代遗址。前后38天，行程千里以上，采集到大量的陶片和石器。这是国内学者最初接触以细石器为代表的遗址，并且首次进行了科学发掘，在断代上树立了重要的标尺。同时还对细石器（当时称为幺石器）的概念和分类标准有所创新，为后来的研究树立了典范。原计划在这些新材料的基础上进一步发掘，由于不久发生了九·一八事变，梁思永只好中断了在东北的考古工作。

主掘安阳

参加田野考古的梁思永民国二十年（1931年）春，梁思永参加河南安阳殷墟小屯和后冈的发掘工作。在殷墟第四次考古中，作为最早的受过系统科学考古训练的梁思永，带来了最先进的考古学理论和方法。梁思永在殷墟第四次考古中，主持了后冈遗址的发掘工作。在正式发掘工作开始的前两天，梁思永与吴金鼎到后冈进行最后一次调查，确立了挖掘方案：即从后冈最高处起，向东西南北挖掘出纵横交叉的两道沟。这一方案的确定，使得此次发掘可以尽可能全面地探视全冈遗址的大概内容。

民国二十年（1931年）4月16日至5月12日，梁思永、吴金鼎、尹达对后冈进行了第一次发掘，由于受当地局势的影响，挖掘工作被迫停止。随着殷墟的第五次发掘，同年11月10日至12月4日，对后冈又进行了第二次发掘。这两次发掘共开探坑45个，面积共601平方米。秋，梁思永参加山东历城（今济南章丘）龙山镇城子崖的第二次发掘工作，接着又回到后冈继续春季的未了工作。

民国二十三年（1934年）初至12月底，第十次发掘在候家庄西北冈挖掘大小墓葬36座。3月15日至6月15日，第十一次发掘在候家庄西北冈挖掘大小墓葬400多座，获得不少殉葬品。同年，他主笔的《城子崖遗址发掘报告》出版，这是中国首次出版的大型田野考古报告集。

民国二十四年（1935年）9月5日至12月16日，第十二次发掘掘墓百余座。民国二十五年（1936年）9月至12月，第十四次发掘在小屯村得字甲2片和一些铜器、玉器。

民国二十六年（1937年），抗日战争爆发后，梁思永跟随史语所撤退到长沙，后经桂林入昆明，最后到达四川李庄。这时已经患上严重肺结核的梁思永，拖着病体，对侯家庄的发掘记录作了初步整理工作，并完成了发掘报告的初稿。

民国二十八年（1939年），梁思永在“第六次太平洋学术会议”上提交的论文中，全面总结了龙山文化，该成果一直影响到目前对龙山文化类型的进一步划分。

病仍忧学

五十年代初，梁思永在中国科学院考古研究所院中与同事们合影留念抗战胜利以后，梁思永在重庆施行手术截去了几根肋骨，使有病的左肺萎缩下来，然后到北京休养。民国三十七年（1948年），梁思永与其兄梁思成（建筑学家）同时获选为第一届中央研究院院士。

1949年北京解放，梁思永放弃七八年来的蛰居休养生活，毅然出来为人民的考古事业服务。1950年8月，他被任命为中国科学院考古研究所副所长，他以虚弱的身体积极主持所里的常务工作，如制订长远规划、指导田野和室内研究，并热心扶掖后进。

1954年4月2日，长期带病坚持工作的梁思永心脏病发作，经医治无效在北京逝世，终年50岁。