Ông sinh ngày 27 tháng 7 năm 1907 tại thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An, trong một gia đình nho học lâu đời. Thuở nhỏ, ông học tại trường Tiểu học, Trung học ở Vinh. Hồi còn học ở trường Quốc học Vinh (Nghệ An) ông đã là học sinh xuất sắc, đậu bằng Thành chung rồi ra Hà Nội học trường Bưởi.

Năm 1926, do tham gia cuộc bãi khoá để tang Phan Chu Trinh cho nên ông đã bị đuổi học và bị cấm thi tú tài bản xứ. Nhưng ông cùng một số bạn bãi khoá quyết chí tự học, đỗ đầu tú tài Tây ở Hà Nội và đoạt học bổng sang Pháp học Trường Đại học Toulouse (Pháp) và đã đỗ cử nhân.

Năm 1932, ông về nước, không nhận làm quan ở Huế mà ra Hà Nội dạy học.

Từ năm 1937 ông chuyển sang ngành khí tượng thủy văn. Năm 1941 ông phụ trách Đài khí tượng Phù Liễn Đông Dương tại tỉnh Kiến An hiện đại nhất Đông Nam Á lúc bấy giờ. Trong thời gian này ông cùng hợp tác với Hoàng Xuân Hãn nghiên cứu về lịch và lịch Việt Nam, và cùng các ông Hoàng Xuân Hãn, Đặng Phúc Thông, Nguyễn Duy Thanh, Nguyễn Đình Thuỵ, Nguỵ Như Kon Tum ra báo Khoa học phát hành cả Đông Dương, với mục đích truyền bá ý tưởng và phương pháp khoa học, xây dựng văn hoá mới cho quốc dân về phương diện khoa học.