1913年,初入美國加州大學(xué),后轉(zhuǎn)芝加哥大學(xué),攻讀物理學(xué),并獲得芝加哥大學(xué)物理系學(xué)士學(xué)位。
1918年,進(jìn)入哈佛大學(xué)研究院,后轉(zhuǎn)入耶魯大學(xué)和普林斯頓大學(xué),在普林斯頓大學(xué)師從物理學(xué)家康普頓教授。
1922年,獲得普林斯頓大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位,博士論文是研究低壓電弧的電子發(fā)射速率的實驗成果。同年返回祖國,應(yīng)南開大學(xué)校長張伯苓的聘請,來到南開大學(xué)任教授,創(chuàng)立物理系并任主任。
1929年,獲得中華教育文化基金董事會獎助金,赴德國萊比錫大學(xué)波茨坦天文物理實驗室進(jìn)修,從事原子光譜線的斯塔克效應(yīng)的研究。經(jīng)過三年的努力,完成了《論銣和銫的基本線系的二次斯塔克效應(yīng)》論文。
1937年,抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后,先后在湖南長沙臨時大學(xué)和昆明西南聯(lián)合大學(xué)任物理系主任。期間培養(yǎng)了楊振寧、黃昆、張守廉、鄧稼先、李政道等一大批優(yōu)秀物理學(xué)家。
1944年,休假到美國俄亥俄州立大學(xué),與A.H.尼爾森(Nielsen)等合作進(jìn)行分子紅外光譜的實驗研究。
1948年3月,當(dāng)選為中央研究院第一屆院士。
1955年6月,當(dāng)選為首屆中國科學(xué)院數(shù)理化學(xué)部學(xué)部委員。
1966年,文化大革命中遭到打擊和迫害,飽受折磨。
1968年10月16日,“清理階級隊伍”時,在北京大學(xué)燕南園51號上吊自殺身亡。
1978年,平反昭雪,鄧小平、烏蘭夫等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人在為其平反昭雪的追悼會上送了花圈。
饒毓泰是國際上早期研究斯塔克效應(yīng)的光譜學(xué)家之一。20世紀(jì)30年代初在銣和銫原子光譜線的倒斯塔克效應(yīng)實驗中,觀測到它們的主線系的分裂和位移現(xiàn)象。20世紀(jì)40年代與合作者在分子光譜和原子結(jié)構(gòu)研究方面獲重要成果,記錄了難以分辨的w3的轉(zhuǎn)動光譜,為研究同位素氣體分子的振動—轉(zhuǎn)動光譜開辟了途徑。
饒毓泰先后培養(yǎng)了吳大猷、馬仕俊、馬大猷、郭永懷、虞福春、黃昆等一批中國國內(nèi)外物理學(xué)家。
饒毓泰先后為中、青年教師和外校進(jìn)修教師開設(shè)了《原子光譜》《氣體導(dǎo)電基本過程》《光的相干性理論》《塞曼斯效應(yīng)與共振輻射》《熒光輻射的強(qiáng)度與偏振》《光磁雙共振》等課程。
1948年,當(dāng)選為中央研究院第一屆院士。
1955年,當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員。
饒毓泰研究了氣體導(dǎo)電過程,對低壓汞弧放電機(jī)理研究作出了重要貢獻(xiàn)。(中國科學(xué)院評)
饒毓泰是中國著名的科學(xué)家、教育家,是中國光學(xué)學(xué)科的先驅(qū)者。他為中國的早期科學(xué)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn),培養(yǎng)了一大批中國國內(nèi)外著名的科學(xué)家。(北京大學(xué)物理學(xué)院評)
饒毓泰對低壓汞弧放電機(jī)理的研究有突出貢獻(xiàn)。在原子光譜、分子光譜等研究領(lǐng)域中有重要建樹。(北京大學(xué)校史館評)