1922年，姚桐斌出生在江蘇無錫黃土塘鎮(zhèn)。他讀書十分用功，高中畢業(yè)時，在江西全省會考中取得個人總分第一名。他報考了五所大學均被錄取，選擇了當時遷往貴州平越的交通大學（現(xiàn)西南交通大學）。姚桐斌上大學時勤工儉學，為校方做些打掃試驗室、分發(fā)郵件等工作，還為一名高中畢業(yè)生補習物理，以補助生活費。

1945年，姚桐斌以全班總評第一的成績獲得學士學位。1946年，一心深造的姚桐斌趕上抗戰(zhàn)勝利后第一次公費留學考試的機會。他以優(yōu)異成績考入英國伯明翰大學，師從國際鑄造學會副主席、該校終身教授弗·康德西博士，研究液態(tài)金屬凝固過程。這里學術(shù)氣氛濃厚，科研和工業(yè)生產(chǎn)緊密聯(lián)系，是姚桐斌最為滿意的，但生活費用的重壓也無情地向他逼來。由于國民黨政府的垮臺，1949年姚桐斌已沒有公費，只好把兩年的費用勻作四年使用。在這樣艱苦的條件下，他仍然于1951年獲得冶金學博士學位。

1952年1月，姚桐斌在英國倫敦帝國科技學院任實習指導員，并繼續(xù)深造，1953年即從該學院畢業(yè)，并獲又一學位，同時還在該學院任教和做研究工作。

在英國留學時，姚桐斌組織參加了進步的“中國科學者協(xié)會英國分會”和“中國留英學生總會”的工作并擔任過留英學生總會主席等職務。他到英國和歐洲其他國家宣傳新中國蒸蒸日上的情況，引起了英國政府的注意（英國當時未和我國建立外交關(guān)系）。

一天，姚桐斌接到倫敦警察廳的通知，要他限期離開英國。這時，世界首席鑄造學教授依·皮沃斯基聽到此事，邀請姚桐斌去聯(lián)邦德國亞琛大學工作。

1954年初，姚桐斌即赴亞琛大學報到。他扎實嚴謹?shù)膶W術(shù)基礎和工作作風給同事們留下了深刻的印象。在亞琛大學期間，姚桐斌寫過多篇關(guān)于金屬粘性及流動性的論文，并自制儀器研究金屬粘性，他的工作獲得了好評，被好幾個國家的大學邀請講學。但是他仍然一如既往地宣傳社會主義祖國，他要讓人們在了解他的學術(shù)觀點的同時也了解新中國。在此過程中，姚桐斌自己也受到了強烈的感染，受到了黨的教育，并且加入了中國共產(chǎn)黨。

1957年，姚桐斌應召回到祖國。