邓家栋，1906年2月9日生于广东蕉岭县的一个农村。祖父中年客死南洋。祖母抚养二子长大成人，并资助他们在本乡小镇新铺圩开设一家黄烟茶叶店。家有田产十数亩，由妇女耕种（这是当地风俗）。祖母勤俭持家，重视儿孙辈教育。
  　邓家栋有二姊、一兄、一弟，还有堂兄弟7人。邓家栋在镇上的高等小学读书时，每逢星期无及假日亦到店中学做生意。1919年高小毕业，只身赴离家50华里的梅县投考广益中学，被录取后，留校就读。1924年毕业，成绩名列第一。按规定可由学校保荐免交学费升入上海沪江大学（与广益同属一个教会）。其堂叔了解到家栋愿读理科及医学，乃劝他改入苏州东吴大学。邓家栋将中学成绩单、推荐信以及上海沪江免考录取的证件寄至东吴大学，得到同意，遂转入该校。1925年当上海发生五卅惨案时，他参加了全苏州学生的宣传募捐活动。孙中山逝世后，他参加了苏州市民的追悼大会。他在东吴大学还听到过革命家恽代英、肖楚女等的演说，深受影响。
1926年暑假，他与几位同学慕名转学北京燕京大学，插入三年级，主修化学及医学预科。1928年在燕京毕业，获理学士学位。他在燕京期间曾参加一个秘密的学习小组，接触到社会主义和共产主义的启蒙教育。按北京协和医学院规定，读完三年大学的自然科学（生物、物理、化学、数学）即可报考医科。燕京的化学教授兼医预科主任威尔逊了解到他经济困难，又知他成绩优异，遂主动与协和代校长格林商量由格林个人贷款供邓家栋人协和读医。邓家栋遂于1928年夏投考协和，被录取并获免学费奖。在协和的第二年他向学校借贷，第三年再次得免学费奖。他在学习期间生活十分俭朴，节衣缩食，经常穿蓝布大褂，而惟努力学习，毕业时得到最优成绩奖。他即以奖金还清全部债款。
邓家栋1933年在北京协和医学院毕业后，留校任内科住院医师、住院总医师兼助教，同时参加内科血液学的教学和实验研究工作。1938年冬他被派赴美国，哈佛医学院的桑代克研究所，在诺贝尔奖金获得者迈诺特和卡斯尔等著名血液学家的领导下从事血液学研究。1939年冬回国前，他遍访当时美国的著名血液学专家和科学研究机构。1940年春他返抵北平，仍在协和任内科主治医师兼讲师，并主持血液学实验室的工作。1940和1941连续两年他两次患原因不明的自发性气胸，又因临床医疗任务较重，未能在留美时所作的溶血机制研究的基础上作进一步的科学研究。太平洋战争爆发后，协和医学院和医院被日本侵略军强占，邓家栋至道济医院任内科主任，约一年后转往天津加入由几位校友创办的天和医院任内科主任，后兼任院长。1948年北京协和医学院恢复后，被聘回校任内科襄教授兼内科副主任，仍主持血液学组和实验室的工作。
中华人民共和国成立后，邓家栋仍留校工作。1956年他奉中央卫生部和总后勤卫生部之命，在天津建立输血及血液学研究所并任所长。1956年参加军事医学考察团赴苏考察。
1960年夏他奉调回北京担任北京医院副院长，不久又兼任保健局副局长，做高级干部的保健工作。“文化大革命”期间他被隔离审查，1971年被遣送江西五七干校，1972年因病离五七干校回京。
“文化大革命”后，他一度在人民卫生出版社任总编，主要负责书刊的编审工作。1978年被调至中国医学科学院参加教育方面的领导工作，井与黄家驷等筹备恢复八年制的中国协和医科大学。他又与同仁努力将血液学研究所从四川简阳迁回天津原址。他被任命为中国医学科学院副院长、中国协和医科大学副校长，并兼血液研究所名誉所长。