五岁丧父,聪慧好学,儒史百家,莫不该览。仕晋,起家南蛮校尉桓伟参军,历长沙公陶延寿辅国府参军、浏阳令。抚军将军刘毅版为行参军,出补宛陵令。赵恢为宁蛮校尉、寻阳太守,请为司马。后为太尉刘裕行参军,除太学博士。义熙十一年(415),为世子征虏参军,转西中郎中军参军、钱唐令。宋台初建,召为尚书祠部郎,与傅亮共撰朝仪。入宋,补南台治书侍御史。谢晦镇江陵,请为南蛮长史,转咨议参军,领记室,行南蛮府事。元嘉七年(430),到彦之北伐,请为右军录事。后补尚书殿中郎、兼左丞,出为衡阳内史,后世因称“何衡阳”。十六年,除著作佐郎,撰国史,转太子率更令。十九年,立国子学,领国子博士,迁御史中丞。承天为性刚愎,颇以所长侮同列,与尚书左丞谢元交恶而累相纠奏,坐白衣领职。
何承天曾上表指出沿用的景初乾象历法疏漏不当。奏请改历,称《元嘉历》,订正旧历所订的冬至时刻和冬至时日所在位置,一直通行于宋、齐及梁天监中叶,在我国天文律历史上占有重要地位。其论周天度数和两极距离相当于给出圆周率的近似值约为3.1429,对后世历法影响很大。兼通音律,发明一种接近十二平均律的新律,能弹筝,复擅弈棋,著作有《达性论》、《与宗居士书》、《答颜光禄》、《报应问》等。他运用当时所能达到的自然科学水平,进行反佛的理论斗争,在形神问题上批判“神不灭”的唯心主义理论,反对因果报应说。《报应问》、《达性论》等这些著作记录了他和佛教徒宗炳、颜延之等的辩论,见于《弘明集》与《广弘明集》。《宋书》、《南史》均有传。 宣扬无神论。他还熟知历代朝典,曾奉命撰修《宋书》,书未成而卒。