曹霖出生的时间不详，生母是仇昭仪。出身并不是太高，是曹丕九个儿子里面活到最后的。黄初三年(222年)曹霖被立为河东王。黄初六年(225年)，曹霖改封于馆陶县。据史书记载曹霖非常的粗暴，性格非常的差，自己家里的卑妾都遭受了他的残害。黄初七年(226年)，曹霖之父曹丕去世，帝位由曹霖之兄曹叡继承，曹叡继位之后在位期间指挥曹真、司马懿等人成功防御了吴、蜀的多次攻伐，并且平定鲜卑，攻灭公孙渊，设置律博士制度，重视狱讼审理，与尚书陈群等人制《魏律》十八篇，是古代法典编纂史上的重大进步。魏明帝在军事，政治和文化方面都颇有建树。也因为曹丕遗愿的缘故对曹霖十分的宠爱，甚至已经超过了其他的曹氏宗亲诸侯。

　　太和五年(231年)八月，曹叡下诏让诸王和宗室的公侯每人带嫡子一人入京觐见，曹霖应当在入京觐见之列。太和六年(232年)，曹霖改封东海王。正始二年(241年)，曹霖之子曹髦出生，他自幼聪明好学，才慧早成。正始十年(公元249年)，司马懿趁曹爽陪曹芳离洛阳至高平陵扫墓，起兵政变并控制京都。自此曹魏军权政权落入司马氏手中。之后曹爽倒台，政权落入司马氏手中。嘉平六年(254年)，中书令李丰和光禄大夫张缉图谋废掉司马师，改立夏侯玄为大将军。司马师平定叛乱后，将曹芳废为齐王，拥戴高贵乡公曹髦继位。年号正元。曹髦文才武略，崇拜少康，不满司马氏专权秉政，这种不满直接演变成刀兵相向，打算率领宫仆消灭司马昭，最后被司马昭的党羽贾充杀死。

　　嘉平二年十二月二十七日(251年2月5日)，曹霖去世，谥号为“定”，东海王的爵位由其子曹启继承。