1898年,曹亚伯到武昌进农务学堂,不久因被校方疑为革命党而被斥退学。1900年,他又考入两湖书院,与同班黄兴等同学结为知友。不久,庚子起义失败,唐才常等自立军首领被戮,曹在悲痛之余更坚定了反清的决心。
抵东京进入圣书学院后,曹亚伯很快与黄兴、宋教仁共谋革命,并与他们一起见孙中山,筹组全国性统一的革命政党。在同盟会一次预备会上,曹亚伯代表日知会演说。当日本人宫崎寅藏拿出纸笔请众人签名时,大家“席地而坐,静默不动”,曹亚伯率先执笔书写“兴国州人曹亚伯”,第一个签名入盟;同盟会成立后被推为同盟会评议员。
曹亚伯等人在东京努力扩大同盟会机关报《民报》的发行,使同盟会的革命主张深入人心,影响了很多留日学生。清廷见此,勾结日本政府,对中国留日学生实行限制、打击,日本文部省年底颁布《取缔清国留日学生规则》。很多中国留日学生因此罢学回国,曹亦愤而离开日本。
回武昌后,曹亚伯介绍日知会负责人刘敬庵等为同盟会当地主盟人,随后又动员日知会全体会员及湘鄂赣各处精英加入同盟会,使同盟会势力大增,给以后武昌的成功起义奠定了基础。
1906年,曹亚伯赴英国留学,途经香港,被冯自由聘为同盟会报刊《中国日报》驻英义务通讯员;过新加坡时,晤见孙中山,受托整顿在欧洲的革命组织,以发展为同盟会欧洲分会,并建立巴黎、布鲁塞尔、柏林、伦敦及苏黎世等通讯处。
到英国后,曹亚伯初习海军,后因在英倡言革命,被清政府免去官费待遇,遂改修矿冶。他之所以选择学习矿冶专业,可能与自己家乡有丰富矿藏有关,以后他曾著《大冶之铁矿》。学习之余,曹不忘革命工作,主持发展了吴稚晖等人入盟。曹亚伯是同盟会欧洲分会英国通讯处负责人,通讯处即自己的寓所。1909年,孙中山自南洋来伦敦,曹亚伯作为在英的同盟会负责人和留英中国学生会会长,在留英同志中为其筹款,以为程仪。曹目光远大,对英国社会改革运动十分关注,有资料说他曾加入英国工党。
1911年武昌首义爆发,孙中山从美国来英进行外交交涉。离英前,他特邀从牛津大学毕业不久的曹亚伯一同归国,并许之以财政部次长,曹推辞不就。翌年中华民国成立,曹亚伯回国,先到湖北入黎元洪幕府。
作为曾在英学习矿冶的曹亚伯,怀有实业救国之志;但军阀混战的局面使他的梦想难以实现。他曾挂“曹工丞化学师”的招牌为革命研制炸药、炸弹。当孙中山为奖励他的贡献赠予万元巨款后,曹亚伯在上海创办了亚林溴水药厂。在兴办实业的同时,大概因系念社会责任,及他有早年参加英国工党的经历,曹与挚友冯自由1919年春在上海成立中华工业协会,其宗旨为“团结工界,振兴吾国实业,解除工人痛苦”。该会在促进工人条件改善和工人教育方面做了很多事。在五四爱国运动中,中华工业协会在工界发挥了领头作用。
1920年,在曹亚伯担任中华工业协会理事长期间,该会曾聘陈独秀为教育主任、张国焘为总务主任、刘清扬为交际干事,而且这些后来成为共产党发起者的人都曾参加中华工业协会驻会常务理事黄介民发起组织的大同党。该党有朝鲜、越南、印度、俄国等国社会主义者参加,曾被苏俄认为是“国际社会党”。大同党以中华工业协会的名义牵头发起了1920年的五一劳动节纪念大会,提倡八小时工作日。
曹亚伯这位基督徒和留英学人,是湖北早期革命组织的发起人和同盟会创始人之一,为辛亥革命作出了特殊贡献。孙中山曾评价他“于党国革命,曾尽大力。”但秉持“做大事、不做大官”的曹亚伯,功成身退,以余生继续致力于民族解放、国家富强和社会进步。