戴传曾1920年出生于浙江宁波，1938年考入西南联合大学物理系，1942年毕业后留校任教。1947年他考取中英庚款公费留学生，赴英国利物浦大学物理系深造，师从诺贝尔奖得主查德威克教授（中子的发现者），从事核物理实验研究，1951年获哲学博士学位。他在英期间对快中子能谱测量和核反应截面研究作出了重要成果。

1951年戴传曾满怀报国热情回到新中国，进入中国科学院近代物理研究所工作，与赵忠尧、彭桓武、王淦昌等科学家一起开创中国的核科学研究。他先后参与了中国第一台静电加速器、第一台中子晶体谱仪的研制，为中国核物理实验研究创造了条件。

1955年中国决定发展原子能事业，戴传曾作为核心技术专家之一，参与了中苏合作的中国第一座实验性重水反应堆和第一台回旋加速器的建设。他担任堆物理实验室负责人，在反应堆物理设计、启动调试、运行物理实验等方面做了大量开创性工作。1958年该反应堆建成并达到临界，标志着中国跨入了原子能时代。

中苏关系破裂后，戴传曾带领科研人员自力更生，自主开展反应堆研究工作。他领导了中国第一个钚生产堆的物理设计和启动运行，为中国第一颗原子弹提供了核装料。他还领导了潜艇核动力堆的早期物理研究，为中国核潜艇研制奠定了基础。

20世纪70年代，戴传曾主持设计建造了中国第一座高通量工程试验堆——中国先进研究堆（CARR的前身）。该堆功率高、中子通量水平先进，为中国核电燃料组件考验、同位素生产、材料辐照等提供了重要的实验平台，是中国核反应堆工程技术自主发展的重要里程碑。他在反应堆安全分析研究方面也有重要建树，建立了中国自己的反应堆安全评审体系。1980年戴传曾当选为中国科学院学部委员（院士），1983年出任中国原子能科学研究院院长。