1951年考入清华大学，1955年毕业于北京大学，分配到中国科学院力学研究所工作，师从著名科学家钱学森，后到中国科学院自动化研究所工作至今。 

1956年将钱学森教授1954年在美国出版的经典著作《Engineering Cybernetics》译成中文《工程控制论》（1958年出版）。

60年代，他解决了用极大值原理解最速控制、终值控制的数值计算问题。

70年代，他最早在国内开展模式识别研究。

80年代初，他在美国普渡大学与国际著名模式识别专家K.S.Fu教授合作，把统计模式识别与句法模式识别结合起来，提出了语义、句法方法。

80年代后期，他率先在国内开展了人工神经网络研究，并主持完成了“人工神经元网络软件包”，从而将模式识别和人工神经网络及形象思维联系起来，并应用于手写汉字的识别，形成具有特色的学术思想。

90年代，他从事开放的复杂巨系统及处理这类系统的方法的研究，把综合集成的构思用于模式识别，提出集成型模式识别的学术观点。

1991年当选中国科学院院士

戴汝为教授至今发表在国内外学术刊物上的论文近180余篇，是多种学术刊物的主编、编委。他于1991年当选为中科院院士，1993年至1998年任中科院技术科学部副主任。现担任中国自动化学会理事长，国务院学位委员会自动化学科评审组召集人等工作。他应聘为清华大学、汕头大学、中国科技大学等近三十余所高校的兼职教授或名誉教授，中科院自动化研究所与青岛大学共建“系统医学与中医药科学研究中心”首席科学家 。

长期从事自动控制、系统科学、思维科学、模式识别、人工智能等方面研究工作。