中國動物學傢。生於浙江裡安，卒於湖北武漢。1921年南京高等師範學校畢業後任廈門大學動物學系助教；自1925年起，一面工作一面學習，1928年畢業於廈門大學動物學系；1929年得到中華教育文化基金會的資助赴法國留學；1932年獲巴黎大學科學博士學位。1948年任南京中央研究院國立自然歷史博物館研究員，南京中央大學生物系教授兼系主任，四川北碚中央研究院植物研究所及動物研究所研究員，中央大學、復旦大學、江蘇醫學院教授。1950年中國科學院在上海成立水生生物研究究所，他被任命為副所長兼太湖淡水生物研究室主任。1954年水生生物研究所遷至武漢，他一直主持該所的魚類學研究工作，1977～1983年任所長，1983年5月起為名譽所長。1978～1983年曾兼任中國科學院武漢分院院長。1955年當選為中科院生物學部委員（院士）。曾任國傢科委水產組副組長、國務院科學規劃委員會委員。
伍獻文是中國研究魚類學和水生生物學的先驅。早期對鳥、蛇、蛙、魚、線蟲、水母等類動物進行過形態學、分類學、組織學和胚胎學的研究。他的博士論文《中國比目魚類的形態學、生物學和系統學的研究》曾發表於1932年，至今仍被引用。1935年6～11月，他組織瞭渤海灣及山東半島的海洋生物調查，這是中國組織的海洋考察的開端。抗日戰爭爆發後，他在四川北碚艱苦的條件下開展瞭魚類呼吸器官的結構和功能等生理學和功能形態學的研究。1949年後，他組織瞭江蘇省五裡湖的湖泊學調查和擬議中的三峽水庫庫區、丹江口水庫庫區的水生生物調查，組織瞭《中國淡水魚類養殖學》的編寫，還領導建立瞭藏有20餘萬號標本的亞洲最大的淡水魚類標本室，用大量從模式標本地采來的地模標本代替瞭散在國外的中國魚類模式標本，為中國淡水魚類的系統研究創造瞭條件。他和助手們共同努力於1964年出版瞭《中國鯉科魚類志》上卷，1977年完成瞭下卷，全書70餘萬字，系統地描述瞭中國的鯉科魚類113屬412種。它不僅是研究中國淡水魚類的必備資料，也是研究全球鯉科魚類的重要文獻。1982年獲全國自然科學獎二等獎，上卷已由日本學者譯成日文出版。伍獻文及其助手們1981年在《中國科學》上發表的“鯉亞目魚類分科的系統及其科間系統發育的相互關系”的研究報告，提出瞭鯉亞目魚類的一個新的分類系統，其論點已被加拿大學者J.S.納爾遜引用於權威性著作《世界魚類》第二版(1983)。
伍獻文1934年參加發起創建中國動物學會，1948年曾被選為中央研究院院士。中華人民共和國建立後又發起組織中國海洋湖沼學會和中國魚類學會，生前擔任這兩個學會的名譽理事長，並且兼任許多學術刊物的編委。他還被倫敦林奈學會推選為外籍會員。他曾任全國政協常委，“九三”學社中央常委，湖北省人大常委會副主任，“九三”學社武漢市委員會主任委員和湖北省委員會籌委會主任委員。