从上海的复旦大学毕业后，吴颂皋留学法国巴黎大学法科。毕业后，他移居英国，任伦敦大学研究员。归国后，他历任复旦大学法学院院长、国立中央大学法学院副教授、国立中央政治学校外交系教授。1932年（民国21年）7月，他任国民政府行政院。翌年11月，他改任外交部参事。1935年（民国24年）7月，他任外交部国际司司长兼中央政治会议外交组秘书。此外，他还任雑志《外交评论》总编辑、中国政治学会干事。
抗日战争期间，他与汪精卫合流，出任汪精卫的中国国民党中央执行委员会委员、中央政治会议秘书。1942年（民国31年）7月，他被任命为南京国民政府的外交専门委员会主任委员兼司法行政部次长。翌年3月，他任汉口日本租界接收委员，4月担任法国専管租界接收委员，5月任天津法国专管租界接收委员。
1944年（民国33年）4月，他被任命为上海市政府秘书长。翌月，他兼任上海市保甲委员会委员长。翌年1月，他升任司法行政部部长。此后，他兼任各国在华治外法权撤废委员会副委员长。
1945年9月8日，他被蒋介石的国民政府以汉奸罪逮捕，后被判处无期徒刑。
中华人民共和国成立后，他继续被收监，1953年在狱中死亡。享年56岁。