钱学森与普朗特（左一）、冯·卡门（左三）在德国哥廷根大学1881年5月11日，西奥多·冯·卡门出生于匈牙利布达佩斯的一个犹太家庭。后来他进入了父亲创办的明塔中学（Minta Gymnasium），在校的最后一年获得了Eötvös奖。

1899年，进入位于布达佩斯皇家约瑟夫技术大学（Royal Joseph Technical University）学习工程学。

1902年，从皇家约瑟夫技术大学毕业，获得机械工程学位，毕业论文为《圆端由水平面支撑的重杆运动（The motion of a heavy rod supported on its rounded end by a horizontal plane）》；同年，进入奥匈帝国军队，担任了一年炮兵学员。

1903年—1906年，在皇家约瑟夫技术大学担任助理。

冯·卡门与钱伟长1906年，移居德意志帝国，进入德国哥廷根大学攻读博士学位，师从现代流体力学开拓者之一的路德维希·普朗特（Ludwig Prandtl）教授，但未及获得学位便去了巴黎大学。在法国期间与飞行家亨利·法尔芒的对话将他引上了毕生从事航空航天气动力学研究的道路。之后路德维希·普朗特邀请他到哥廷根大学去担任助手，从事教学和研究飞艇的工作，并继续攻读博士学位。

1908年，获得哥廷根大学博士学位，研究论题为《大型结构屈曲的数学模型（mathematical models for the buckling of large structures）》，之后留校任教4年。

西奥多·冯·卡门1913年，接受邀请担任亚琛工业大学航空学院院长。

1919年，第一次世界大战结束后，携带母亲和妹妹约瑟芬回到亚琛。

1926年，受到时任加州理工学院校长罗伯特·安德鲁·密立根（Robert Millikan）的邀请，帮助该校建立航空实验室，建造风洞。

1930年，加州理工学院正式向他提供了古根海姆航空实验室主任的全职位置，同时担心德国纳粹主义的迫害，西奥多·冯·卡门与母亲和妹妹一起搬到了美国南加州洛杉矶，指导古根海姆气动力实验室和加州理工大学第一个风洞的设计和建设。

1936年，加入美国籍；同年，领导实验室开始研究导弹。

1938年，当选为美国国家科学院院士。

1943年11月，喷气推进实验室根据与美国陆军的合同在加州理工学院正式挂牌，西奥多·冯·卡门从其五年前的初创阶段起就兼任实验室主任。

1944年12月1日，陆军航空队正式成立了科学顾问组，西奥多·冯·卡门担任组长。

1945年初夏，西奥多·冯·卡门受命以少将军衔率领美国空军顾问团一行36人，赶赴德国考察纳粹德国秘密研究火箭技术的情况。返回美国后，先写出一份《我们在何处》的考察报告，对比了美国、德国在战争期间的科技发展，并指出美国已有可能研制射程达9600千米的导弹。接着，又拿出了名为《通向新地平线》的第二份报告。

1948年，当选为美国艺术与科学院院士。

1963年5月6日，在前往亚琛的路上逝世，享年82岁，之后下葬在帕萨迪娜。