Studiował matematykę na Uniwersytecie Nankai w Tiencinie (1926–1930), następnie na Uniwersytecie Tsinghua w Pekinie (1931–1934) pod kierunkiem prof. Dan Suna. W 1934 wyjechał na dalsze studia do Europy, najpierw na zaproszenie Wilhelma Blaschkego z Uniwersytetu w Hamburgu (na którym w 1936 obronił doktorat), później do Paryża (gdzie był uczniem Elie Cartana). W 1937 powrócił do Chin i pracował jako wykładowca na Uniwersytecie Tsinghua, czasowo przeniesionym po inwazji japońskiej do miasta Kunming.
Lata 1943–1946 spędził w Instytucie Studiów Wyższych w Princeton, gdzie poznał m.in. Hermanna Weyla i Oswalda Veblena. Za namową Solomona Lefschetza został redaktorem prestiżowego pisma „Annals of Mathematics”. Po II wojnie światowej przyjechał do Szanghaju i założył Instytut Matematyczny Akademii Chińskiej (Academia Sinica), przeniesiony w późniejszych latach do Nankinu.
W 1948 powrócił do pracy w Princeton na zaproszenie Weyla i Veblena i był profesorem Uniwersytetu Chicagowskiego. Od 1960 wykładał na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, w 1961 otrzymał obywatelstwo amerykańskie. Na Uniwersytecie Kalifornijskim powołał do życia Instytut Badań Nauk Matematycznych (1981), którym kierował do 1984. Pozostał w kontakcie z nauką chińską, w 1985 współzakładał Instytut Matematyki Uniwersytetu Nankin. Od 1994 był członkiem Chińskiej Akademii Nauk, a od 1985 należał również do brytyjskiegoRoyal Society. W 1986 nadano mu honorowe członkostwo Londyńskiego Towarzystwa Matematycznego. Był ponadto m.in. honorowym prezydentem Uniwersytetu Jiaxing.
W pracy naukowej zajmował się m.in. geometrią różniczkową, propagował w Chinach teorię równoważności Cartana. Podał nowy dowód na wzór Gaussa-Bonneta. Jest uważany za jednego z najwybitniejszych matematyków XX wieku. Został wyróżniony Narodowym Medalem Nauki (National Medal of Science) w 1975, a także jako jedyny Chińczyk prestiżową Nagrodą Wolfa w 1984. Krótko przed śmiercią, w maju 2004 otrzymał przyznaną wówczas po raz pierwszy Nagrodę Shawa.
