馮·卡門出生在奧匈帝國布達佩斯一個猶太家庭，取名卡門·Tódor。他曾在布達佩斯的時稱皇家技術大學，也就是現在的布達佩斯技術經濟大學學習工程。1902年畢業後，他師從於哥廷根大學的路德維希·普朗特,並在1908年獲得博士學位。在哥廷根教了4年書後，1912年他在德國最好的大學之一亞琛工業大學的航空動力研究所獲得主任的職位。1915-1918年，奧匈帝國軍隊的服役中止了他在亞琛工業大學設計早期直升機的生活，最終他與1930年離開亞琛工業大學。
移民美國和噴氣動力試驗室對歐洲發展的擔心，馮·卡門在1930年接受了加州理工學院的古根罕空氣動力學實驗室主任職位並移民到美國。1936年，和弗蘭克·馬利納及傑克·柏爾遜一起成立了一個名為航空噴氣的公司來生產噴氣助推起飛火箭發動機。後來，他成為美國歸化公民。二戰中德國人的行動引起了美國軍方對於火箭研究的興趣。1943年初，美國空軍器材司令部試驗工程部將英國情報部門關於德國火箭射程達到100英里 (160公里)的報告給馮·卡門。在1943年8月2日的一封信中，馮卡門向軍方提出他對於德國項目的分析以及評價。 1944年，他和其他加州理工學院的古根罕空氣動力學實驗室的人員一起組建噴氣推進實驗室，該實驗室現為聯邦資助，通過與家航空和宇宙航行局的契約，由加州理工和國運轉的研究發展中心。1946年，他成了研究空氣動力學技術的美國空軍科學諮詢團首任主席。同時，也幫助組建了航天研究與發展諮詢團，北約航天研究督導諮詢團(1951年)，國際航空科學委員會（1956年），國際宇航科學院（1960年）以及布魯塞爾馮·卡門流體力學學院。
晚年生活1944年6月，馮·卡門在紐約市做了腸癌手術。手術引起2處疝氣，使得馮·卡門恢復得緩慢，大約九月中旬返回帕薩迪那。此前的九月初他還在紐約的時候，他和美國空軍司令亨利·阿諾德將軍在拉瓜迪亞機場跑道上會面。阿諾德將軍建議他搬到華盛頓特區領導科學諮詢團，並成為軍方的長期計畫顧問。1944年19月23日，馮·卡門得到這一任命，並在該年12月離開加州理工。 81歲時，馮·卡門成為首個美國國家科學獎章獲得者，在白宮由約翰·甘迺迪總統頒獎。獲獎理由為“他在航空動力學的科學與工程基礎的領導才能”、“在力學各方面的有影響力的教學和相關貢獻以及對於美國軍隊傑出的幫助”以及“對於國際科學工程合作的促進”。1963年，他去世在去亞琛的路上，並葬在帕薩迪娜。他終生未婚。 馮·卡門的名望源於他用數學工具來研究流體流動，並通過解釋那些接過來指導實際設計。他在認識到現代噴氣飛機中普遍存在的後掠翼的重要性方面起到重要作用。
貢獻特別的貢獻包括非彈性彎曲，環筒流的非定常尾跡，層流穩定性，紊流，定常和非定常流中的翼型，邊界層以及超音速空氣動力學。在其他領域他也有貢獻，包括彈性，振動，傳熱和結晶學。他的名字至少出現在下面這些概念中：
* Föppl-von Kármán equations (彈性片的大偏差)
* Born-von Kármán lattice model (結晶學)
* Chaplygin-Kármán-Tsien approximation (位勢流)
* Falkowich-Kármán equation (跨音速流)
* von Kármán constant ( 壁面紊流)
* Kármán line (航空動力學/宇航科學)
* Kármán-Howarth equation (紊流)
* Kármán-Nikuradse correlation (粘性流；coauthored by Johann Nikuradse)
* Kármán-Pohlhausen parameter (邊界層)
* Kármán-Treffz transformation (機翼理論)
* Prandtl-von Kármán law (明槽流中的速度)
* von Kármán integral equation (邊界層)
* von Kármán ogive (超音速空氣動力學)
* von Kármán vortex street (繞筒流)
* von Kármán-Tsien compressibility correction.
