Ông là cháu Tào Tháo là con trai thứ 5 của Ngụy Văn đế Tào Phi, mẹ là Cừu chiêu nghi. Năm 222 dưới triều đại của cha mình, được phong làm Hà Đông vương (河東王). Năm 225, tước hiệu của ông được đổi thành Quán Đào vương (館陶王).

Năm 227, sau khi Văn Đế qua đời, anh cùng cha khác mẹ của ông là Thái tử Tào Duệ lên ngôi kế vị. Tào Duệ đã đối xử với Tào Lâm một cách đặc biệt hào phóng theo nguyện vọng cuối cùng của cha họ. Tào Lâm nổi tiếng là người hay bạo lực gia đình, thường ngược đãi và giết chết những người hầu cũng như thê thiếp.

Năm 232, tước hiệu của ông lại được đổi thành Đông Hải vương (東海王). Ông qua đời vào ngày 5 tháng 2 năm 251 dưới thời trị vì của Tào Phương, truy thụy Định vương.