1919年10月18日汪家鼎出生于四川重庆。
1934至1937年在北京辅仁中学读高中。
1937年回川考入重庆大学化工系，1938年转入西南联大化工系。
1941年毕业于西南联合大学化工系，并留校任助教。
1944年赴美国麻省理工学院化工系学习，1945年6月获得化学工程硕士学位，后留校任研究助理 。
1946年初回国，历任西南联大化工系专任讲师、重庆大学化工系副教授、南开大学化工系副教授、教授。
1952年任天津大学化工系教授兼副系主任。1952年加入中国民主同盟。
1956年他与时钧、汪德熙等著名学者联名上书高等教育部，建议设立化学工程专业。1956年加入中国共产党。
1957年奉调进入清华大学，承担筹建核化工专业的任务。在清华大学工作期间历任工程物理系副系主任、工程化学系副系主任、系主任、化学与化学工程系（现化学工程系）系主任、清华大学校务委员、校学术委员会副主任。
1958年至1966年领导并参加了”核燃料后处理工艺与设备“的研究与发展工作，对我国后处理工艺变沉淀法为萃取法的抉择起到了积极促进作用。指导进行了”抽压脉冲液流搅拌混合澄清槽扩大设计规律的研究“，成为核燃料后处理中连续逆流垫试验、设备放大冷试验的重要依据。八十年代以来继续致力于液流萃取过程及设备的应用基础研究，在柱式萃取设备的两相流动、传质特性研究、萃取新工艺新方法等方面成绩显著。1988年获“献身国防科技事业荣誉奖章”，1994年国家重点实验室建立十周年纪念会上被授予先进工作者称号，获“金牛奖”。
1957年，被调入清华工程物理系，参加筹建一批核化工专业的工作。当时中国的核事业才刚刚起步，这一领域的教育也是从头开始。其中的“人工放射性元素”专业，是培养从辐照过的铀里提取钚-239（叫做核燃料后处理）的专业人才。全国只有清华设立这个专业。
1980年汪家鼎先生当选为中国科学院学部委员（院士）。
1987年，汪家鼎先生倡议并领导筹建了由清华大学、天津大学、华东理工大学、浙江大学4所大学组成的化学工程联合国家重点实验室，并担任第一任重点实验室主任。
1991至1997年担任化学工程联合国家重点实验室主任。
1993年当选为国际溶剂萃取会议（常设）委员。曾兼任中国化工学会副理事长（1980－1993）、中国核学会常务理事、国家自然科学基金委员会委员、国务院学位委员会第一和第二届学科评议组成员、中国化工图书编审委员会副主任、《化工学报》编辑委员会主任等职。
钚-239也是一种原子弹装料（另一种是铀-235）和氢弹引爆装料。从辐照过的铀元件提取钚-239的工艺和设备的要求都很高，又是国际上非常敏感和绝密的技术。国际上有上世纪四十年代原始的“沉淀法”和五十年代先进的“萃取法”。当时我们这些化学、化工教师对此完全陌生又无处学习。只能一方面与学生一起学习基础的核物理、放射化学，一方面和高年级的学生一起根据有限的公开文献资料从头研究“萃取法核燃料后处理”，在研究实践中学习。从1958年到1963年经过技术上严肃认真和生活上十分艰苦的集体奋斗。师生们基本上掌握了“萃取法”的化学、化工基础和关键技术，形成了一支具有研究、开发能力的技术队伍。
汪家鼎因突发脑梗塞医治无效于2009年7月30日19：35分在北医三院不幸逝世，享年90岁 。
