1913年9月8日出生于浙江宁波。任美锷学生时代阅读张其昀编著的《高中本国地理》，书中论述了中国地理环境与人类活动之间的关系，开始对地理学发生兴趣。1930年，任美锷毕业于浙江省第四中学，考入中央大学地理学系，在胡焕庸、张其昀等的支持鼓励下，与同窗李旭旦合译了法国人文地理学家J.布吕纳的《人地学原理》。1934年毕业后，任美锷到国民政府资源委员会任研究实习员。1936年获得第四届中英庚款公费留学资格，以总分第一的成绩被录取，由李四光教授推荐赴英国格拉斯哥大学地理系留学，师从贝利教授深造地貌学，兼修地质学，博士学位论文题目是《英国Clyde河流域地貌发育》。1939年应竺可桢邀请回国。适逢抗日战争期间，他先到贵州遵义任职于浙江大学史地系，翌年晋升为教授。1942年以后，在重庆北碚应聘为复旦大学教授兼史地系主任、中央大学地理系教授。中华人民共和国成立后，一直在南京大学任教，曾长期担任南京大学地理系主任。1980年当选为中国科学院学部委员（院士）。

抗日战争后期，任美锷十分关心战后的经济建设，撰写了《地理研究与经济建设》《经济地理学理论体系》《战后中国的工业中心》《建设地理学》等一系列论文和专著，在经济地理学研究方面提出了有价值的学术思想与建议，可称为建设地理学。认为：①战后中国工业建设应以钢铁工业为主，农业建设以土地利用的合理化为首要，交通建设乃中国经济建设的灵魂。②经济地理必须用动态观点来研究，这就是动态的经济地理学。③工业区位论的实质是工业原料指向、动力指向和市场指向，战后中国工业发展应以多元化原则与区域工业差别发展原则作为指导，中国工业布局不应消极、偏安，把重要的工业退置于经济条件不合适的闭塞地区，应向沿海地区发展。④在综合自然地理领域，对中国土地利用与人地关系也提出了独到见解，认为各地自然环境与人文条件不同而异，必须研究当地特殊的自然与人文环境，以人为主体，以环境为客体，人的活动受到自然环境影响，但不受严格控制。⑤中国西南地区农业增产途径并不在于垦荒，应以改善水利、增加人工肥料、改良作物品种来提高作物产量为主，而中国南部丘陵地区应重视垦荒过度所引起的严重侵蚀。这些科学见解有重要的现实意义，他提倡的建设地理学思想促进了中国近代地理学的发展，对于经济地理学的兴起有积极作用。

中国地域广阔，自然环境复杂多样，各地自然条件差异明显，利用和改造自然的形式也因地而异。因此，因地制宜地发展农业生产，开展自然地理区划研究十分必要。1961年任美锷与杨纫章合作发表中国自然区划问题，对中国自然区划的原则、指标、等级单位系统和区划方案等提出新的见解，认为进行自然区划的实质在于深入分析和研究各地区自然综合体内各种自然因素间的矛盾，以及自然界与农业生产间的矛盾，从而找出其中的主要矛盾，作为各级自然区划的依据。中国自然条件复杂，机械运用统一指标来进行自然区划，未必能得到符合客观实际的效果，也就不能达到为农业生产服务的目的。把热量条件作为全国第一级自然区划的依据，对于中国东部地区是合适的，但在中国西北干旱地区，自然界与农业生产的主要矛盾是水分，而热量条件只是决定地域分界和考虑农业布局的次要因素，只能作为第二级自然区划的依据；区划单位必须代表地域自然界全部差异，而不是某一个因素的差异，纯粹的热量带不宜作为区划的标准，应结合水分及受热量和水分制约着的区域内一定土壤和植被类型为依据，划分成自然区、自然地区和自然省等区划单位等级系统，并制定了中国综合自然区划方案。对中国自然的过渡性，任美锷在《中国准热带》一文中，指出厦门、广州、南宁一线东南部沿海地区处于东亚季风区热带北部边缘，冬季受寒潮影响，气温偏低，个别年份特大寒潮袭击下热带作物严重受害，少数热带作物发生冻死现象。但从自然景观要素与农作物的特征分析，均与热带性质相似，与亚热带有着本质上的差别，故应属热带范畴，称此为准热带。准热带的划分，表示种植热带作物须采取必要的人工措施，这样给生产上提供了明确的利用界限，扩大了热带作用基地建设的范围，便于国家生产部门做出合理的远景规划。

1972年底，竺可桢最后一次会见任美锷时，深有感慨地说：中国至今还没有一本篇幅适当的中国自然地理著作问世，这与中国的国际地位很不相称。任美锷在讲授的《中国自然地理》原稿基础上，主编了《中国自然地理纲要》，论述了综合自然区划原则、热带北界、准热带、热带山原等理论概念，显示了中国区域地理研究的独特风格，为发展中国农业生产提出了许多改造和利用自然条件的重要建议和措施。该书出版后，成为中国高等学校地理专业的重要教材，被认为是中国自然地理的代表性著作，已译成英文、日文和西班牙文出版，并于1988年获得国家教育委员会颁发的首届全国高等学校优秀教材特等奖。

任美锷在20世纪50年代中期就开始系统研究溶洞发育，探讨喀斯特科学理论。发表《中国岩溶发育规律的若干问题》一文，精辟地阐明了中国喀斯特地貌类型的地带性规律，从而确立了深部喀斯特作用的新观点，并对深部喀斯特作用机制进行剖析，提出了深部溶洞的成因类型。在《中国科学》上发表《北京周口店洞穴发育及其与古人类生活关系》的论文，创造性地将喀斯特学、沉积学与古人类学3门学科的研究方法紧密结合，根据洞穴堆积层的沉积特征，结合哺乳动物和孢粉等化石研究及测量数据，描绘出北京猿人洞的古地理环境在距今70万～23万年至少有8个比较明显的气候波动。这些研究成果建立了中国特色的喀斯特理论，也丰富了世界喀斯特学的内容。这项成果1984年被国家科委列为国家级重大科技成就，1989年获国家自然科学奖三等奖。

1956年，任美锷参加了全国12年科学技术发展远景规划的制定。为了实现科学规划的目标，他积极投身于中国热带、亚热带生物资源综合考察，带领师生奔赴祖国西南边陲，深入西双版纳热带丛林，总结橡胶种植的经验，综合分析自然环境条件，提出橡胶种植北限可达北纬25°、海拔上限可达900～1000米的结论，为建立热带作物种植基地提供科学论据。

20世纪60年代初，任美锷努力自学沉积学和海洋动力学方面的知识，研读最新期刊上有关论著，详细摘记其中重要的内容和数据，致力于海洋沉积动力过程研究。从动力、沉积相和海滩循环等方面综合探讨开敞性潮滩的沉积动力过程，通过台风异常事件，揭露风暴潮在海岸带沉积过程中的作用和规律，阐明人类活动对黄河三角洲消长的影响，为胜利油田建设选定油运港址，并提出整治黄河三角洲以适应未来环境变化的生物工程措施和建议。他在领导江苏省海岸带、海涂资源综合科学考察中，研究了苏北沿海风暴潮对淤泥海滩沉积的作用过程，发表了《风暴潮对淤泥质海岸的影响》，为潮流作用为主动力作用下的潮滩地貌与沉积研究做出了重要学术贡献。

任美锷十分关心中国石油、天然气资源的前景，多次应邀到大庆油田、中原油田等考察指导，总结陆相油田的储油规律，应用浊流沉积理论提出沉积圈闭的观点，为大庆油田开发带来新的希望。1979年，任美锷参与了国家全国海岸带和海涂资源综合科学考察方案的规划设计工作，并亲临一线，担任江苏省海岸带、海涂资源综合科学考察队队长。在历时5年的大规模考察调查工作期间，他患上视网膜破裂症，但手术治疗不久仍然坚持工作，多次亲临苏北沿海一带进行调查，率先完成江苏海岸带和海涂资源综合科学考察任务，并倡导、参与了江苏省海岸带管理法规的制定，使江苏成为全国首先公布海岸带管理法规的东部沿海省份，推动了国内沿海地区对海洋综合管理法规与制度建设的重视。

任美锷曾任国际海洋研究委员会中国委员会主席、中国地理学会和中国海洋学会名誉理事长、中国海岸带开发与管理研究会理事长、中国河口海岸学会名誉理事长、中国海洋学会副理事长、国际地球科学联合会海洋地质委员会委员，还担任美国《海岸研究杂志》（Journal of Coastal Research）的编委，以及国内众多地学期刊的编委、名誉主编等。

任美锷在地学领域学习和工作70载，在地理学的诸多领域有探究，并将研究服务于国家发展需求，在地学理论的生产实践应用方面做了有前瞻性的研究，毕生奉献地学研究、教书育人，培养了一批国内有影响力的地学领域的专家、学者。1986年6月获得英国皇家地理学会授予的维多利亚奖章，为中国获此奖项的第一人。