Gyermekkorát Désen töltötte. Főiskolai és egyetemi tanulmányait Kolozsvárott a református kollégiumban (Csüry Bálint, Tavaszy Sándor és Kelemen Lajos tanítványaként), az egyetemen és a református teológián, majd Angliában, Edinburgh és St. Andrews egyetemein végezte. Munkásságát megalapozó levéltári kutatásait 1926-ban az Erdélyi Múzeum levéltárában kezdte meg. Tudományos publikációi 1929-től jelentek meg. A nyelvtörténeti és nyelvjárási kutatómunkát Csűry Bálint biztatására választotta, akit 1929-ben elkísért kutatóútjára a csángók közé. Rövid nagyenyedi és zilahi tanársága után végleg az Erdélyi Múzeum munkatársa, Kelemen Lajos mellett levéltáros lett. 1942-től magyar nyelvészetet tanított a kolozsvári egyetemen, vezette az Erdélyi Múzeumot és az Erdélyi Tudományos Intézetet. Szerkesztője volt az Erdélyi Múzeum és Erdélyi Tudományos Füzetek (Kolozsvár, 1941-47), valamint a Magyar Népnyelv (Debrecen, 1941-43, Bárczi Gézával) című kiadványoknak. Ez idő tájt helységnévgyűjtő tevékenysége mellett nyelvjáráskutatással (ismét a csángóval) foglalkozott,
Névtani kutatásai sok ponton kapcsolódnak a történelemhez, településtörténethez, történeti földrajzhoz, néprajzhoz stb. Ez az a tudományterület, melyet egész életén át művelt, és ahol nemcsak kiemelkedő eredményeket ért el, hanem ma is követhető módszereket dolgozott ki. A helynévkutatásban nem csupán az elméleti kérdések sokaságára mutatott rá (a Magyar Nyelvben megjelent több mint kétszáz kisebb-nagyobb cikkének fele a helynevekkel van kapcsolatban), hanem máig érvényes útmutatást fogalmazott meg a helyszíni gyűjtéshez is. Az elvei alapján folytatott erdélyi helynévgyűjtő munkának - melyet ő és az általa nevelt fiatal gyűjtőgárda végzett - már a kezdet éveiben is imponáló eredményei voltak. Jelentős eredményeket ért el a személynévkutatásban is, különösen értékesek a becenevekkel foglalkozó dolgozatai.
Életművének másik csúcspontját a nyelvjáráskutatás és az ahhoz kapcsolódó nyelvatlaszmunka jelenti. A magyar nyelvjáráskutatás Csűry Bálint kezdeményezte megújhodásának, fellendülésének ő volt az erdélyi úttörője. Nevéhez fűződik az első magyar megjelent nyelvatlasz "Huszonöt lap Kolozsvár és környéke népnyelvi térképé"-ből (Gálffy Mózes és Márton Gyula társszerzőkkel, Kolozsvár 1944. Erdélyi Tudományos Füzetek 181). Programjai közül talán legfontosabb a csángó kutatás volt, amely az 1930-ban Csűryvel közösen tett csángó gyűjtőútjával vette kezdetét. A csángó nyelvföldrajzi kutatást a Kolozsvár környékén már bevált kérdőívvel végezték. Ennek eredményeként még nyilvánvalóbbá vált, hogy a csángóság nem egységes, hanem az északi csángók (Szabófalva és környéke), a déli csángók (Bogdánfalva és környéke), illetve a székelyes csángók csoportjára oszlik. E kutatóprogram betetőzése A moldvai csángó nyelvjárás atlasza. A másik nagy vállalkozásnak, A Romániai Magyar Nyelvatlasznak a munkálatai az 1950-es években kezdődtek. E két kiemelt programon kívül még számos nyelvföldrajzi vállalkozás folyt Erdélyben. 1949-1975 között a kolozsvári nyelvészeti iskola 12 tájnyelvi atlasz anyagát gyűjtötte össze. Az életmű harmadik csúcsát az Erdélyi Magyar Szótörténeti Tár jelentette, amelynek anyagát Szabó T. Attila évtizedeken át gyűjtötte.
Munkásságáért Sámuel-Kölber jutalommal (1936), Révai Miklós-emlékéremmel (1972) és Pais Dezső-emlékéremmel (1986) tüntették ki. Az MTA tiszteleti tagja 1977. május 6-tól.
Fő művei: Közép-Szamos vidéki határnevek. Kolozsvár, 1932.; Kéziratos énekeskönyveink és verses kézirataink a XVI-XIX. században. Zilah, 1934.; Dés helynevei. Kolozsvár, 1937.; Magyarországi és erdélyi urak. Pálffy János emlékezései. I II. Kolozsvár, 1939.; Levéltári adatok faépítészetünk történetéhez. I-II. Kolozsvár, 1939.; Gyergyói helynevek a XVII-XIX. századból. Bp., 1940.; A személynevek helyneveinkben. Debrecen, 1940.; Csűry Bálint. Bp., 1941.; Az Erdélyi Múzeum-Egyesület története és feladatai. Kolozsvár, 1942.; Kalotaszeg helynevei. I. Adatok. Kolozsvár, 1942.; A magyar helynévkutatás a XIX. században. Kolozsvár, 1944.; Kolozsvár települése a XIX. század végéig. Kolozsvár, 1946.; A kolozsvári becenevek a XVI-XIX. században. Bp., 1968.; Haja, hajak virágom. Virágénekek. Bukarest, 1969, 1972.; Anyanyelvünk életéből. Bukarest, 1970.; A szó és az ember. Bukarest, 1971.; Nyelv és múlt. Bukarest, 1972.; Nép és nyelv. Bukarest, 1980.; Nyelv és irodalom. Bukarest, 1981.; Tallózás a múltban. Bukarest, 1985.; Nyelv és település. Sajtó alá rendezte: Szabó T. Ádám. Bp., 1988.
Róla szóló irodalom: Imre Samu: Szabó T. Attila hetvenéves. Magyar Nyelv, 1976.; Pomogáts Béla: Nyelv és történelem. Forrás, 1980.; Balázs János: Szabó T. Attila nyolcvan éve. Magyar Nyelv, 1986.; Eder Zoltán: A tudománytörténet fényében. Magyar Nyelvőr, 1986.; Balogh Lajos: Szabó T. Attila. Honismeret, 1987.; Balassa Iván: Szabó T. Attila (1906-1987). Bp., 1996.
