曹義海1959年11月生于濟(jì)南市，祖籍山東濰縣，漢族。1960年隨父母來(lái)泰安。在泰安完成小學(xué)、初中、高中學(xué)業(yè)，后于1977年下鄉(xiāng)插隊(duì)到原泰安縣省莊公社。1978年由農(nóng)村考入山東醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)系。1983年畢業(yè)后因某種原因放棄了上免疫專(zhuān)業(yè)研究生和留校的機(jī)會(huì)，到中國(guó)醫(yī)科院血液學(xué)研究所從事免疫和血液病的研究工作。1986年應(yīng)邀到瑞士伯爾尼大學(xué)路得維希（Ludwig）癌癥研究所從事研究工作。1988年轉(zhuǎn)入瑞典卡洛林斯卡皇家醫(yī)科院（Karolinska　Lnstitute，該機(jī)構(gòu)決定每年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主）內(nèi)的路得維希（Ludwig）繼續(xù)從事研究工作。先后獲醫(yī)學(xué)博士（MD）和分子生物理學(xué)博士（DHD）學(xué)位，并入瑞典籍。1993年應(yīng)邀到美國(guó)哈佛大學(xué)兒童醫(yī)院從事博士后研究工作，成績(jī)顯著。1996年底因家庭原因回到瑞典，繼續(xù)從事專(zhuān)業(yè)研究�，F(xiàn)為瑞典卡洛林斯卡皇家醫(yī)科院的終身教授，課題組負(fù)責(zé)人。

曹義海出生在知識(shí)分子家庭，走上醫(yī)學(xué)道路直接緣于從事醫(yī)療工作的父母親的影響和培養(yǎng)，尤其是父親對(duì)他的影響甚大。其父曹鈞，1949年畢業(yè)于山東醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)系，是省內(nèi)知名的內(nèi)科專(zhuān)家，終生敬業(yè)，勤奮不息。曹義海自幼耳聞目睹了父親精湛的醫(yī)術(shù)和高尚的醫(yī)德，父親也潛移默化地有意培養(yǎng)幼子的醫(yī)學(xué)興趣，使曹義海早年就敬仰了這一神圣職業(yè)并立志從醫(yī)。在高考志愿中，父子一致首選了山東醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)系。這是曹義海一生中的一大轉(zhuǎn)折。對(duì)來(lái)之不易的大學(xué)生活，他倍加珍惜，充分利用學(xué)校優(yōu)越的學(xué)習(xí)條件，刻苦勤奮，求知若渴。在5年的學(xué)習(xí)中，他孜孜不倦，一心讀書(shū)，午休時(shí)間也全部用在了讀書(shū)上。晚上經(jīng)常在離開(kāi)教室后又在校園的灰暗路燈下繼續(xù)苦讀，終于以?xún)?yōu)異成績(jī)完成了大學(xué)學(xué)業(yè)并考取研究生，為今后的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

到中國(guó)醫(yī)科院血液所后，立足專(zhuān)業(yè)，努力工作，成績(jī)突出。1995年曾被中國(guó)醫(yī)科院推薦到澳大利亞墨爾本的一家研究機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)，因單位原因最終未能去成。為了能繼續(xù)在學(xué)業(yè)上得以深造，在具有較好英語(yǔ)水平的基礎(chǔ)上，1986年曹義海從國(guó)外幾家邀其去從事學(xué)習(xí)研究工作的機(jī)構(gòu)中選定并來(lái)到了瑞士伯爾尼大學(xué)。這是他一生的第二大轉(zhuǎn)折。伯爾尼大學(xué)的路得維希（Ludwig）研究所是國(guó)際癌癥研究中心（其總部在美國(guó)的紐約和英國(guó)的倫敦）設(shè)在歐美14個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的分支機(jī)構(gòu)之一，主要從事癌基因轉(zhuǎn)化動(dòng)物分子生物醫(yī)學(xué)研究（transgenie　animals），當(dāng)時(shí)世界上只有美法等國(guó)幾家研究機(jī)構(gòu)搞此項(xiàng)研究。曹義海主要研究癌基因重組動(dòng)物課題。在研究中首次發(fā)現(xiàn)變異癌基因ras能導(dǎo)致運(yùn)行腮腺癌，如將此基因整合到Y(jié)染色體，所有雄性動(dòng)物都患此癌癥。后來(lái)通過(guò)基因重組的技術(shù)，把腮腺特異性的基因成功克隆。此項(xiàng)技術(shù)為研究組織基因特異性的表達(dá)和組織的特異性用藥治療開(kāi)創(chuàng)了新方法。

1988年曹義海轉(zhuǎn)入舉世聞名的卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院后，主要研究細(xì)胞生長(zhǎng)因子在致癌中尤其是對(duì)腦腫瘤的作用。他建立了這些因子的拮抗劑用于癌癥治療，并利用這些因子治療某些因神經(jīng)元死亡而致的神經(jīng)性疾病，如老年性癡呆、帕金森氏病、脊髓性癱瘓和腦外傷等。在研究中，他與卡洛林斯卡的同事們一起建立了脊髓性癱瘓修復(fù)的新方法。利用刺激因子在大鼠模型上進(jìn)行脊髓修復(fù)，發(fā)現(xiàn)酸性纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子能在幾周后使癱瘓的老鼠爬行。這改變了脊髓不能再修復(fù)的觀點(diǎn)，為硬癱病人的治愈帶來(lái)了希望。這一發(fā)現(xiàn)引起了世界轟動(dòng)，各國(guó)傳媒紛紛報(bào)道此項(xiàng)成果。前美國(guó)總統(tǒng)克林頓曾在政治演講中提到世界科技成果方面中的太空火星探查、瑞典科學(xué)家的脊髓修復(fù)和電子產(chǎn)業(yè)這三大成果會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)幸福，可見(jiàn)這項(xiàng)發(fā)明的重要性和影響之大。

獲醫(yī)學(xué)博士和分子生物學(xué)博士學(xué)位后，1993年曹義海又應(yīng)邀到美國(guó)哈佛大學(xué)兒童醫(yī)院，在國(guó)際知名專(zhuān)家手下做博士后工作，從分子生物學(xué)角度研究微血管增殖在腫瘤生長(zhǎng)中的作用。在研究中發(fā)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞分泌的血管刺激因子，建立了血管刺激因子拮抗劑，這些拮抗劑可完全抑制腫瘤的生長(zhǎng)。同時(shí)找到了身體內(nèi)源性的新血管生長(zhǎng)抑制因子Angiostatin，這個(gè)抑制因子可選擇性抑制腫瘤血管生長(zhǎng)而對(duì)人體正常的血管沒(méi)有影響，且對(duì)所有腫瘤有效（包括白血病），從理論上講最終可達(dá)治愈腫瘤之目的。實(shí)驗(yàn)證明這一因子不產(chǎn)生耐藥性，無(wú)其他副作用。目前此抑制因子雖尚未進(jìn)行臨床應(yīng)用，但這項(xiàng)研究為今后癌癥的治療找到了新方法，無(wú)疑也對(duì)全球的腫瘤患者帶來(lái)了新的希望。這一發(fā)現(xiàn)也為其他因血管增生引起的疾病，包括糖尿病所致的視網(wǎng)膜剝離性失明和糖尿病腎病等找到了新的治療方法。此項(xiàng)成果也引起了全球輿論界的轟動(dòng)，《紐約時(shí)報(bào)》和世界上其他重要新聞媒介都報(bào)道了該項(xiàng)成果。此外，曹義海在美期間還發(fā)現(xiàn)了其他幾種抑制血管增殖和抗癌的因子。因成績(jī)顯著，被聘為哈佛大學(xué)助理教授。

1996年，曹義海謝絕了哈佛的挽留回到瑞典（其妻為瑞典人），在卡洛林斯卡腫瘤中心任教授、課題組組長(zhǎng)，繼續(xù)從事抑制腫瘤血管的研究，建立了腫瘤血管抑制的基因治療方法，發(fā)明了治療癌癥的相應(yīng)藥物。1997年后，他帶領(lǐng)研究室對(duì)心腦血管病變側(cè)枝循環(huán)的建立進(jìn)行研究，找到了能刺激血管生產(chǎn)的藥物，為這類(lèi)病人的治療辟了新徑�，F(xiàn)在，曹義海已成為腫瘤血管增生領(lǐng)域的世界知名專(zhuān)家，卡洛林斯卡中青年中的佼佼者。這些年他已發(fā)表了40余篇世界一流生物醫(yī)學(xué)研究文章。重要發(fā)明包括刺激和抑制血管增長(zhǎng)的基因、蛋白和化學(xué)物質(zhì)以及文中提到的癌癥治療新方法，擁有十幾項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利。曹義海還曾獲美國(guó)優(yōu)秀人才FULBrigt獎(jiǎng)、法國(guó)的人類(lèi)前沿科技獎(jiǎng)和瑞典醫(yī)學(xué)會(huì)人才成果獎(jiǎng)。

曹義海因勤于事業(yè)近40歲才結(jié)婚成家，對(duì)這些年的付出他無(wú)怨無(wú)悔，其成就也深深地寬慰了其父母的心。其父重病臥床時(shí)曾面囑幼子曹義海：“無(wú)論走到哪里都要謙虛謹(jǐn)慎，與人和睦，別忘了山醫(yī)，有機(jī)會(huì)多與山醫(yī)聯(lián)系�！边@話中道出了老人對(duì)母校的情懷。父子兩代都受同一母校的培育并受益終生。對(duì)母校的感情尤為深厚。那優(yōu)雅靜謐的校園，清正文明的校風(fēng)，勤奮嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和師長(zhǎng)們精于學(xué)術(shù)、關(guān)愛(ài)學(xué)生、致力于教書(shū)育人的奉獻(xiàn)精神都永遠(yuǎn)銘刻在記憶中。2000年7月，曹義海欣聞山東醫(yī)科大學(xué)并入新山大后，深為山東名校新的發(fā)展機(jī)遇感到興奮。上個(gè)世紀(jì)，百年母校的莘莘學(xué)子遍布全球，為社會(huì)的發(fā)展和人類(lèi)的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)，新世紀(jì)伊始，母校百年華誕，愿母校更加青春煥發(fā)，蓬勃發(fā)展，勇攀高峰，早日建成聞名世界的名牌大學(xué)。曹義海雖入瑞典籍，但終生以山東人為驕傲，以母校而自豪，雖不能親臨為母校慶祝，但學(xué)生永遠(yuǎn)是心系祖國(guó)，情鐘母校。

2019年11月22日，當(dāng)選為中國(guó)工程院外籍院士。