曹全晸少年时即以忠孝闻名，“素负大略，智勇过人，”因娴熟弓马，为时人所服。
唐懿宗咸通年间中举，任河南都尉，因平贼有功，不久擢升为淄州刺史。878年，天平军节度使张裼病死，牙将崔君裕作乱，自称留后，自知州事。曹全晸从淄州出兵将其杀死，平定了叛乱，当时
黄巢起义军正在攻略州县，朝廷命曹全晸为江西招讨使，让其率兵南下讨伐。879年，黄巢大军号称五十万进攻襄阳，曹全晸与山南东道节度使
刘巨容合兵在荆门抗击，刘巨容伏兵于树林中，曹全晸以老弱残兵挑战，黄巢恃众轻进，大败，死伤无数，与大将尚让收余众渡江东走。曹全晸率军渡江追击，刘巨容养寇不进，而朝廷突然下令以泰宁都将
段彦谟代为招讨使，曹全晸大怒，停止了追击。
880年，朝廷升曹全晸为天平节度使兼东面副都统，黄巢渡江后，兵势复振，转战饶、信、宣、歙、杭等十五州，曹全晸命长子
曹翊领兵追击，但陷入黄巢埋伏的包围圈中，曹翊力战阵亡。曹全晸痛失长子，如失右臂。黄巢率军十五万攻击
青州，曹全晸手下只有六千人，拼死抗击，竟然将黄巢击破，但手握大军的都统
高骈拒不支援，曹全晸孤军难支，退屯泗上，全军崩溃。黄巢率大军追击，曹全晸不顾兵少，誓死相拼，结果终于力尽而死，军中拥立其兄曹昱子曹存实为天平留后。