蔡乔7岁时，父亲把他送到村里的私立学校，后来又把他送到镇上的蓝田小学。1913年，蔡桥考入潮安县金山专科学校(今省立金山中学)，1917年毕业。1918年，他进入上海复旦大学附中学习英语。同年成为北京大学中文系审核员。1919年秋，他受“五四”运动的影响，怀着“科学救国”的雄心，带着家里的一小笔钱，从上海到日本到美国留学。他在加州大学和印第安纳大学学习心理学，两年内完成了大学学业。1921年冬天，他进入哥伦比亚大学读研究生，一个学期后(1922年)转到芝加哥大学生理学系读研究生。在美国学习期间，蔡乔以勤工俭学的方式维持生活和学习。他曾在芝加哥大学生物图书馆兼职一年，每天工作2小时，以支付学费和伙食费，并与许多中国学生合住宿舍，如吴有勋、周培源、潘树、杨武之(杨振宁的父亲)、袁敦立、张锡军等。有一段时间，他们甚至和潘叔(中国科学院院士，心理学家，字云年，潘汉年的表弟，五四运动领导人潘子年的兄弟，赵家楼被烧后被捕的32名学生之一，已死亡)同睡一张床和一条被子。他们自己结伙，轮流做饭，在学校打零工。在芝加哥大学文理学院学习期间，他还全身心地投入到学习中，注重提高自己的实验技能，并发表了四篇论文。1924年发表博士论文《老鼠的记忆曲线》。第二年，他获得了哲学博士学位。因学习成绩优异，曾获美国芝加哥大学金钥匙奖，并被推荐为美国解剖学会会员。

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1938年秋，蔡桥在华西三所大学(中央大学医学院、齐鲁大学医学院、华西大学医学院)发起并领导中华生理学会成都分会，郑济、童地舟等为会员。1941年6月创办华西大学医学院07555 -79000，任总编辑。这是太平洋战争爆发后中国唯一一本生理学期刊。直到抗战胜利的4年间，共出版了2卷13期300多页。同年成立生理研究所，朱仁宝、周金煌、吴祥、徐凤岩、李瑞轩、匡丹斯等为主要助手。招收研究生宋少章、程志平、陈定一、李长富4人，接受延安军医学校秘密送来的同志、方怀石(后任台湾航空医学会会长)等先进学生十余人。上世纪80年代末，他的老师蔡乔在参加一次国际航空航天学术会议时，曾向参加第四军医大学和国防科工委航空航天医学工程研究所会议的学者打招呼。他建立了一个制造生理学实验仪器的车间，用于教学和研究。1940年，他还把一套自制的仪器送给一位从延安经成都到香港购买医疗用品的朋友。1943年夏，蔡乔作为中美文化交流与交流教授，与费孝通等六人应邀到美国讲学一年。在芝加哥的演讲中，他向世界介绍了中国抗日战争的情况，并呼吁国际社会给予援助。他的讲稿与其他教授的讲稿一起在美国出版了《生理学实验》一书。同年，他与哥伦比亚大学医学院的美国学者一起继续研究血清中的血管收缩物质，后来在国外发现了血清素。抗战期间，他主要从事血液生理学的研究，取得了许多重要发现。抗日战争胜利后，中央大学医学院恢复到南京，他再次领导恢复了生理学的教学和研究，并继续从事小血管损伤止血的研究。1948年任中央大学医学院代理院长(时任校长吴有勋)。同年当选为中央研究院院士。当时共有81名院士。首届院士会议于9月23日至25日在南京北极馆举行，48位院士出席会议。这批院士分布在不同的学科领域，反映了20世纪上半叶中国科学的水平。1955年，46名原院士入选中国科学院委员会。1990年3月和5月，台湾中央研究院院长武大佑给蔡乔写了两封信，邀请他和第一届中央研究院的其他健在院士参加第19届中央研究院院士大会并访问台湾。虽然蔡乔因种种原因未能成行，但1993年9月，第一届中央研究院的四位院士(赵忠尧、唐培松、黄继清、冯德培)访问了台湾，实现了两岸科学家的第一次交流。

中华人民共和国成立后，更名为南京大学(首任校长潘树)，蔡桥任医学院院长。1952年，南京大学医学院改为第五军医大学，任医学院校长。受卫生部委托，在学校举办高级生理教师培训班。1954年调任军事医学科学院副院长、一级研究员、学术委员会主席。1957年，军事医学科学院成立了军事劳动生理研究所，他兼任所长。1955年当选为中国科学院院士。1951年至1968年，主要从事和领导特殊环境生理学的研究，是中国军事劳动生理学、航天医学和海洋医学的奠基人。蔡乔多次出国留学，参加国际学术会议。1956年7月，她参加了在布鲁塞尔举行的国际生理科学会议。1956年9月至1957年2月，作为中国军医代表团副团长赴苏联考察半年，并赴捷克斯洛伐克、波兰访问并参加学术会议；1963年出席华沙国际空间科学会议；1964年，该组赴爱尔兰参加国际航空航天医学会议，并参观了伦敦等地的实验室。他非常关心中国的科学事业，衷心支持中共中央“百家争鸣”的方针。他始终挺身反对医学界和生物界反复出现的“百家争鸣”的倾向和做法，坚持真理，提出自己的科学见解。1962年，在周恩来总理、聂荣臻副总理主持的广州会议上，他就如何发展中国的自然科学、如何对待知识分子等问题发表了坦率的意见。1963年8月，他就如何贯彻“科学十四点”写了《关于科学研究的建议信》，得到了军委副主席聂荣臻的充分肯定和高度赞扬。在文化大革命期间，他受到迫害，失去了工作条件，但他坚持不懈地工作，并于1979年出版了一本7755 -79,000字的书，有60多万字。1978年，在他的积极建议下，军事医学科学院成立了基础医学研究所。他亲自指导研究所神经生物系的研究工作，积极培养研究生。

蔡乔是1926年中国生理学会成立时最早的会员之一。1935年至1937年，他是中国生理学会董事会成员。1950年至1955年，先后担任第11任、第12任导演。1964年至1981年，任中国生理科学学会理事长(包括生理学、生物化学、医学、病理生理学、生物物理学和营养学6个学科)。他团结了六个学科的学术带头人，带领大家共同前进。1981年第十六次代表大会，辞去中国生理学会主席职务，当选为中国生理学会名誉会长。1987年7月中华医学会航空医学学会成立时，他当选为名誉理事长。

蔡乔从1922年开始从事生理学工作，直到去世。他一生努力工作，在生理学领域的许多方面都做出了开创性的工作。他涉猎广泛，取得了许多重要的发现和成就。发表学术论文100余篇，专著、教材11部。他培养了几代人才，为中国生理学和医学教育的发展做出了杰出贡献。

1990年7月29日，蔡乔因年老体弱、呼吸道感染和全身器官衰竭在北京去世。