1943年毕业于沪江大学化学系，相继在上海汉堡化学厂和生化药厂任化学师，1946年获得美国普林斯顿大学化工系硕士学位。参与筹建中国科学院化工冶金研究所，历任研究员、代所长、所长。先后担任中国人民政治协商会议第四、五、六、七届全国委员会委员；组建中国颗粒学会，并出任首届理事长；创建《中国颗粒学报》，并出任首届主编；担任中国金属学会常务理事、中国化学会理事、中国化工学会副理事长；被授予全国劳动模范、全国先进工作者称号，获得何梁何利基金科学与技术进步奖、美国化学工程师学会奖。2008年被美国化学工程师协会评选为化学工程百年开创时代50位杰出化工科学家之一。郭慕孙是中国流态化学科研究开拓者，是中国过程工程、生物化工和颗粒学三个学科的创建人。
