1982年7月毕业于云南大学物理系，1994年获中国科学院高能物理研究所粒子物理与原子核物理专业博士学位，1994年任美国俄勒冈大学物理系研究助理，1998年任美国犹他大学物理系研究助理，2003年任美国犹他大学副教授。2004年起任高能所粒子天体物理中心研究员、博士生导师。2013年起任LHAASO项目首席科学家、工程经理。2015年入选中国科学院特聘研究员。2019年起任天府宇宙线研究中心主任。2023年当选为中国科学院院士。曹臻院士自1994年起活跃于国内外宇宙线和伽马天文领域，参与多个国际知名宇宙线实验，提出并领导设计、建成了国际上最灵敏的伽马射线探测装置——LHAASO。带领团队利用LHAASO提供的前所未有的伽马射线探测灵敏度，围绕宇宙线起源问题取得了一系列重大突破性成果，使得中国宇宙线研究实现了跨越式发展，达到国际领先水平。

曹臻院士长期从事前沿基础科学研究，是国际知名的高能宇宙线实验物理学家。

曹臻领导建成国际知名的羊八井 ARGO-YBJ 实验、参与了美国的极高能宇宙线 HiRes实验，在伽马天文和宇宙线研究领域取得多项具有国际影响力的前沿研究成果，如发现首个 TeV伽马射线“超泡”和发现宇宙线能谱第二膝，为探索宇宙线起源提供了关键观测证据。

曹臻提出并主持设计、建设的国家重大科技基础设施“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”实现了多项重大自主技术创新，在超高能伽马射线探测灵敏度、甚高能伽马射线巡天普查灵敏度、宇宙线能量覆盖宽度等方面均达到世界领先。

曹臻作为“高海拔宇宙线观测站（LHAASO）”实验国际合作组发言人，带领团队利用 LHAASO 的观测发现了首批“拍电子伏加速器”和 1.4 拍电子伏最高能量光子，开启了“超高能伽马天文学”时代；发现蟹状星云拍电子伏伽马辐射，由此确定在星云核心区内存在效率直逼理论极限的电子加速器；捕捉到千年一遇的最亮伽马射线暴，首次精确测量了该高能辐射爆发的完整过程，对伽马暴“标准模型”形成挑战。

曹臻带领团队所取得的这些成果是该领域近几十年取得最重要的科学突破之一，为破解宇宙线起源百年之谜迈出了关键一步，使中国在该研究领域实现了引领作用。