1908年，由于父亲任辅臣在哈尔滨工作，任栋梁随母亲张含光离开铁岭去哈尔滨生活。1914年父亲带领一支华工队伍赴俄罗斯，任栋梁于第二年随母亲到了俄罗斯乌拉尔地区彼尔姆省的阿拉巴耶夫斯克，就读于俄文学校。1918年父亲牺牲后，母亲带着他和姐妹们受到革命导师列宁的亲切接见。1921年，随母亲回到国内，入铁岭银冈学堂读书。1921年春，任栋梁一家回到家乡铁岭。1923年夏，以总分第二名考入铁岭县立中学。由于家境贫寒，学费难以为继，辍学半年。1924年，他以优异成绩考取了哈尔滨中俄工业大学（哈工大前身）的官费生，进入预科班，后升入机电系本科学习。当时学校只有极少数的中国学生，华生没有宿舍和食堂。任栋梁首先提出成立了“哈工大华生学生自治会”，并被推举为学生会主席。他们以学生会的名义向校方提出解决华生的住宿和食堂问题，最后食宿问题都得到了解决。

任栋梁与他英雄的父亲一样也是充满热血，为正义事业而献身的勇士。1925年上海发生“五卅”惨案后，《晨光报》报道了此事。任栋梁和高诚儒等同学商议召集全体华生开会，讨论声援“五卅”运动的斗争，并当即写下：

通知

兹定于本日午后3时在一楼机电一年级教室召开我校全体华生会议，讨论支援上海“五卅”运动事宜。

发起人：高诚儒 任栋梁。

当日下午，华生挤满了教室，他正做动员时，有人走进教室，说校长要见学生代表。因校长是俄国人，大家一致同意派俄语非常流畅的任栋梁去，会议由高诚儒继续主持。

校长：“你们不要学上海和北京的学生闹学潮。”

任栋梁毫不退让：“这是关系到外国人屠杀中国人的大事，我们决不能坐视不管。”

校长指着壁炉：“他们就好像在壁炉旁边直接受火烤，可以反抗，而你们离火那么远，没有必要搞什么运动？”

任栋梁斩钉截铁地说：“等火烧到我们身边，什么都晚了！”

校长气愤了：“如果你们听我的劝告，你们就别在学校开会！到别处开就与我无关了！”

任栋梁回答：“学校是我们学习生活的地方，我们有权在学校开会！”任栋梁和同学们没有理会校方的阻拦，他们通电上海表示支援，发《致全国父老兄弟姐妹书》。之后，又联合哈市其他学校的学生1000多人打着“哈尔滨学生支援“五卅”运动”横幅，高喊着口号上街游行。他们还分成几个小组，到三十六棚铁路总工厂、老巴夺烟厂等，慷慨陈词地向工人及家属介绍“沪案真相”，散发传单和讲演。

1928年，日本帝国主义企图在东北修筑5条铁路，哈市掀起大规模的“反五路”斗争。哈工大发起成立“哈尔滨学生保路联合会”， 11月5日，他们带领哈工大和哈市2000多名学生上街示威游行，高呼 “反对日本帝国主义修筑五路！”的口号，直奔日本驻哈尔滨总领事馆。11月8日，日本驻哈公领事馆要求查办“主谋者”，解散“学生维持路权联合会”。11月9日，哈工大等学校数千名学生举行了更大规模的示威游行。这就是震撼东北的“一一·九”学生运动。当游行队伍行至靖宇大街街口时，警察向学生抡起了大棒，用水笼头驱赶他们。哈工大学生冲在队伍的最前面。队伍中有100多学生受伤，哈工大就有5名学生受重伤。

任栋梁和同学何文森等是学生选出的代表，他们与东省特区官员进行了激烈的说理斗争，曹秉钧和张跃庭（后为共产国际地下工作者，烈士）两学生以“哈尔滨学生保路联合会”名义去吉林与官方人士陈述保路事宜。《国际协报》和《晨光报》刊登了“反五路”斗争的消息，这次斗争得到全国各界的支持，最后“五路”没修成，学生运动为“反五路”斗争胜利的取得，起了重要的作用。

任栋梁不仅有着强烈的爱国使命感，在学习上也出类拔萃。1931年他以每门功课5分的成绩毕业，《晨光报》还对此作了报道。之后他被录取为机电系第一位华人研究生。毕业后，先在中东铁路哈尔滨机务段当司机、副段长，后任哈尔滨铁路总工厂车辆分厂长、总厂长。九一八事变后，配合哈工大抗日救国联合会在工厂进行抗日宣传，并为抗日义勇军募捐。他不愿意给日本人做事，愤然离开哈尔滨。他在“建设西北，收复东北”号召的感召下，同妻子和妹妹来到新疆参加建设。

1936年，任栋梁赴新疆，担任新疆运输管理局汽车修配厂厂长，1938年，任迪化市（乌鲁木齐）新光电灯公司总经理，1940年任新疆建设厅第一副厅长代理厅务、新疆技术委员会副委员长。1940至1943年，他任新疆建设厅第一副厅长代理厅务，同时在新疆学院任课，他还成为共产党在新疆的组织 “反帝会”会员 。在苏联专家的帮助下，他领导修建了“天池水库”和乌鲁木齐的“红盐池水库”。当时他还主持引进了澳大利亚“兰布利耶”细毛种羊杂交孕育出“新疆细毛羊”。此间，任栋梁兼新疆技术委员会副委员长，任委员长的是毛泽民。毛泽民对他说：“在新疆，懂技术又能干的，除你，我还有谁呢？”这话是对任栋梁的最高评价。

1942年，随着国内外政治形势的变化，新疆督办盛世才的投机本性暴露出来，开始向右转，同年8月，公开投靠国民党蒋介石，举起投蒋反共的反革命大旗，大肆抓捕、屠杀共产党员。9月，任栋梁以“企图组织苏维埃、推翻盛世才政权”的罪名被逮捕入狱，后因盛世才离开新疆调重庆任职，任栋梁幸免于难，出狱后仍任新光电灯公司总经理。1945年8月，抗日战争胜利后，他辞去电灯公司之职，准备转道重庆返回东北，因迟迟不能成行，只好应政府资源委员会之聘，任资委会下属的泸州（泸县）电厂厂长。他成功地指挥架设从泸州市区至兰田坝的过江高压线，博得资源委员会的称赞。1949年12月四川解放时，任栋梁积极配合中国人民解放军部队，为保护电厂顺利移交给人民政府做出了贡献。

1951年，邓小平主持西南电管局工作，与苏联专家讨论问题时，指定任栋梁给他当翻译。1951-1958年，历任西南电业管理总局计划处处长、编译室主任、国家燃料工业部基建司一级翻译、东北长春汽车制造厂动力分厂顾问、国家电力部电力建设总局专家工作室顾问、电力建设科研所研究员。期间，主持翻译了150多项俄文图纸，编写了我国最早一部《俄汉技术词典》，培训出多批翻译技术人员，编制不同种类的技术手册。1958年，调任国家电力部列车电业局总工程师。1959年，奉命筹建保定动力学院，教授并主持教务工作。

苏联乌拉尔地区有一座镶嵌着巨大五星的洁白的国际主义战士纪念碑，任栋梁的父亲和他的战友们的英灵永驻在这里。1987年，苏联庆祝十月革命胜利70周年纪念，特邀中国红军团团长的后代任栋梁一家前去苏联祭奠。在墓前任栋梁献上了自己的祭文：……儿子没有违背您的遗嘱，我把7个孩子培养成人，他们大多是共产党员……

2004年，任栋梁走完了他的一生，享年97岁。