1957年毕业于北京大学数学力学系。历任中国科学院计算技术研究所研究员、中科院技术科学部委员。擅长巨型电子计算机总体功能设计、并行算法和人工智能。完成了我国第一台晶体管大型电子计算机的功能总体设计和逻辑设计。中国计算机领域最早两名院士之一(1980年当选)；中国第一颗人造卫星地面计算控制中心早期设计负责人之一。高庆狮院士是中国第一台自行设计的大型通用电子管和第一台大型通用晶体管计算机体系结构设计负责人之一：中国第一台十万次/秒以上晶体管计算机（专为两弹一星服务被誉为”功勋计算机”的109丙机）体系结构设计负责人；我国第一台超大型向量计算机新体系结构原理提出者和总体设计负责人；我国第一个管理程序（在109丙机上）总体设计负责人；是第一个防病毒的新体系结构提出者。高庆狮院士发表70多篇学术论文；向机器翻译50多年的方法挑战，研制无语无伦次，无正错混杂的实用机器翻译系统。是我国自行设计的第一台电子管大型计算机的体系功能设计和逻辑设计负责人之一。负责完成中国第一台每秒十万镒以上的晶体管大型计算机的体系功能设计。1973年提出纵横加工流水线向量机设计思想，领导完成了我国第一台千万次大型向量计算机的系统功能设计。著有《向量巨型机》等。

1953年，他以数学100分、物理97分的分数考入北京大学数学力学系。高庆狮认为自己很幸运，有机会直接聆听许许多多共和国功勋科学家们的直接教诲。他的第一位功勋科学家老师就是钱学森。他1956年给他们讲工程控制论课程。钱老自学的数学使他们十分惊讶，不仅几乎覆盖了北大数学系学生所学全部数学课程，而且运用自如，使他们实际领会到数学的实用性。钱老从力学直觉角度看数学方程，使数学与力学融为一体。他们以后在飞行体模拟计算中，数十人使用计算工具、花半年时间算出5个有效位，与实验对比，结果没有1个正确。而钱老一个人使用笔和纸、用两星期时间即算出了2个有效位，并能与实验吻合。

高庆狮回忆：“我本喜欢抽象数学，但为了国家需要两次被动员改行。”第一次是从抽象数学改读计算数学专业，这是当时中国第一个与计算机科学有关的专业。第二次是从计算数学到计算机总体设计。由此，他得以进入中国第一个计算机系统结构研究与设计小组。

进入中国第一个计算机系统结构研究与设计小组后，他和后来也当选中科院院士的沈绪榜以及总参的曲佩兰，自学了前苏联的M—3和БЭСМ的翻译资料，弄清了原理之后，便集中思考一个问题：决定计算机发展变化的因素是什么？基础——器件部件发展变化；需求——应用需求的不同和发展；程序语言及其编译的特点；以及计算机本身系统硬软融合的发展。

他们认识到，在系统结构设计之前必须首先分析用户程序。

关注中国计算机发展的人知道，中国从1958年开始研制的第一台自行设计的大型通用电子管计算机——119、中国第一台自行设计的大型通用晶体管计算机——109乙机、中国通用第一台十万次/秒109丙机、中国第一台向量计算机757的系统结构设计，都是使用这条途径成功设计的。前两台，高庆狮是系统结构设计负责人之一，后两台他是系统结构设计负责人。

在系统结构研究和工程设计方面，他是我国第一台自行设计的大型通用电子管和第一台大型通用晶体管计算机体系结构设计负责人之一，（都是负责其指令形式和指令系统设计、实现该指令形式及指令系统的指令部件结构和运算部件的运算算法）。中国第一台具有分时-中断系统和管理程序的计算机，也是第一台十万次/秒以上晶体管计算机(专为两弹一星服务，被誉为“功勋计算机”的109丙机)体系结构设计负责人，我国第一台大型向量计算机*（该机获国家科技进步一等奖和科学院科技进步特等奖）新体系结构原理提出者和总体设计负责人，我国第一个管理程序(在109丙机上)总体设计负责人。

在机器翻译方面，他发现并提出句子不是由词线性排列构成，而是由带类型变量对语义单元的语言模式，以及不带类型变量的语义单元，即“义元”，像地图拼盘那样构成。1985-1989年间，他组织20多人进行开发；1990年之后，由他的学生陈肇雄博士组织另外两个协作单位，进行改进和产品化，即EC-863，该成果获国家科技进步奖一等奖。上世纪90年代，他又提出基于变换的多语言互译新方法。自2000年开始，他全力研究实用(无语无伦次和无正错混杂)的多语言机器翻译系统，并且获得了一组发明专利。