吳國柄自幼聰慧，過目成誦。 1917年畢業於南開中學； 1916年考入唐山工業專門學校（唐山交通大學前身，現西南交通大學） ，在校期間，積極參加“五四”愛國運動，被選為學生代表赴北京、天津等地參加學生會議 ；1920年考上湖北官費留學英國，在倫敦大學學習機械，獲倫敦大學機械師文憑與英國皇家工程師證書 ，深諳英、法兩國語言。1926年，他以北京政府陸軍部工兵少校軍銜，陸軍上將徐樹錚率團赴歐洲英、法、瑞、盧、德、俄等國考察軍事政治，吳為軍事隨員(副官)，任翻譯。考察中，他隨時為徐提供各國政治、文化、地理環境等方面的詳細說明，甚為徐所贊賞，稱他為“福將”、“國寶”。
1926年回國後就職於唐山機車車輛廠，1928年起“著重於我國當時所需的市政工程”，以求改變中國各省有市無政的狀況，用“工程的方法改良中國” 。以此為目標，吳國柄來到武漢漢口，毛遂自薦，開始主持漢口中山公園的修建，使之成為全國最著名的公園之壹。他還主持多項漢口的市政建設，被譽為“漢口城市化建設的先行者” 。
1938年，全面抗戰開始後，他自宜昌抵達重慶。到重慶後，他上書蔣介石，表示願意服務軍工，於是被派重慶防空司令部工程處任少將處長。在任期間，他先後設計營造中央訓練團辦公大樓，挖建大防空洞，使日機轟炸時的傷亡減至最低程度。同時，他還趕建高炮部隊道路、偽裝機場，以減少日機轟炸的破壞程度，並增建防空洞擋墻，努力保障重慶市民安全。其功績卓著，國民政府主席林森題“功能備患”四字獎勉。1942年，吳任交通部公路總局設計委員會副主委。日本無條件投降後，他被派回武漢任接收交通機構團團長。
抗戰勝利後，他再次拜謁時任湖北省政府主席兼保安司令的萬耀煌，向其建言開發鄂西資源。1948年10月，白崇禧派他為駐滬代表。上海解放後，他隨國民黨退守廣西。1949年，攜長子修範，自桂林乘飛機到廣州，應國民政府教育部組織的留美考試。長子修範考取留學後，他攜夫人由廣州至香港，應英國軍方之邀，任英國軍部皇家工程師。1952年又應時任臺灣省主席的胞弟吳國楨的邀請去臺灣，先被奉派監建基隆漁船制冰廠，後受蔣介石召見，任行政院設計委員，主持臺灣的市政建設。他多才多能，舊船整修、運送貨物、肥料買賣、制造衛浴設備、開辦訓練工程、為繪圖人員擔任教職等，無壹不通。
吳國柄的胞弟吳國楨早年先後入南開中學、清華大學學習，畢業後赴美留學，獲普林斯頓大學哲學博士學位。曾受蔣介石器重，歷任國民政府外交部秘書、湖北省稅務局局長、蔣介石侍從室秘書、重慶市市長外交部政務次長、國民黨中央宣傳部部長、上海市市長等要職。國民黨逃臺後，為了爭取美國的好感和支持，1949年12月，蔣介石任命吳國楨取代陳誠出任臺灣省政府主席兼保安司令。1953年4月以“健康欠佳”為由辭去臺灣省政府主席職務，遠赴美國。吳國楨後來壹直在美國居住，從事教育和寫作。