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先生1928年考入宁波的浙江省立第四中学后，在书店发现了张其昀编的《高中本国地理》和美国人鲍曼著、竺可桢等译的《战后新世界》，很受吸引，于是高中毕业后报考了中央大学地理系。先生跟随张其昀先生学习期间，在熟读台维斯（W.M.Davis）的地貌学说的同时，于1933年遍游浙江省的名山大川，从雁荡山的峭峰林立到天台山的浑圆无奇，进一步理解了内动力在塑造地貌形态中的作用；1934—1935年，他深入青海、甘肃、陕西、宁夏和绥远（今内蒙古）五省区考察人文地理，在如何能使黄土高原也得黄河之惠、逐渐改变贫穷面貌等问题的思考之中，萌生了长期研究黄河问题的愿望。大学期间，他在《方志月刊》杂志发表了论文《兰州附近地志研究》，还与同窗李旭旦一起翻译了白吕纳的经典著作《人地学原理》。在中央大学学习期间，他对人文地理学领域的各种问题产生了浓厚的兴趣。
1936年大学毕业后，先生以优异成绩被中英庚款录取，公费派送赴英国留学。中英庚款董事会指定中央研究院地质研究所所长李四光教授指导他的留英事项，在李四光教授建议和推荐下，先生于1936年赴英国格拉斯哥大学攻读博士学位，他的导师是德高望重的英国著名地质学家、英国皇家学会会员E.B.Bailey教授。李四光教授认为，人文地理学研究需要有深厚的自然科学基础；任美锷选择一位地质学家担任他的博士生指导老师，这是接受李四光教授建议之后的结果。在Bailey教授指导下，先生选习了地质学基础课，其中包括著名岩石学家G.W.Tyrrell的岩石学。1937年暑假去阿尔卑斯山考察冰川地貌和地质构造。1939年完成了题为《苏格兰Clyde河流地貌发育》的博士论文并获得博士学位。
先生于1939年回国，任浙江大学教授。当时正值抗战时期，浙江大学经过几次迁移，1940年到达贵州。先生于1940年初到达位于遵义的浙大本部，1943年夏离开，在遵义浙大工作三年多。之后，他于1944—1946年在重庆沙坪坝中央大学任教授。在这段时期，他重新开始了人文地理的研究，并取得了很大的成就（详见下文）。虽然他在1950年前后因为人文地理研究的学术思想而遭受过不公正的批判，但他对于人文地理的关注直至晚年都没有减少。
1956年，先生参与了《全国十二年科学技术发展规划》的制定工作，同时接受了云南热带生物资源综合考察任务。1957—1960年，他多次赴云南南部考察，根据大量考察资料，提出云南南部25°N以南、海拔1000米以下的盆地能够种植橡胶，为云南南部扩大橡胶种植面积提供了科学依据。先生于20世纪50年代中期进行三峡地区喀斯特研究，提出了“深部喀斯特作用”的新观点。继而又进一步研究了喀斯特地貌的地带性问题。1959—1962年，先生任中国科学院南京地理研究所所长。
1962年，先生响应国家召唤进入海洋科学领域。1965年，参加海南岛铁炉港建设研究，根据潮汐汊道理论完成了可行性研究，使铁炉港得以顺利建成。1979年，受国家海洋局委派，作为中方首席科学家与来访的美国伍丝霍尔海洋研究所J.D.Milliman博士一起，促成了中美合作的首个大型研究项目“长江口及东海大陆架海区沉积动力学”。该项目于1980—1983年执行，取得了丰硕成果，成为中国海洋科学走向世界的标志之一。1979年，先生又接受了江苏省海岸带和海洋资源综合考察任务，并担任考察队队长，历时5年在国内率先完成了该项任务。
20世纪70年代末，先生发表了一系列论文，将“古海洋学”介绍到国内，并积极建议我国加入国际深海钻探计划，推动了国内的古海洋学研究。此后，又进行了江苏潮滩沉积动力学、中国三大三角洲海岸相对海平面变化、人类活动对黄河及其三角洲的影响、流域—海洋相互作用等研究，取得了一系列开创性的成果。他还以自己的沉积学知识，指导了大庆油田、下辽河油田的生产工作。1984年，先生根据黄河口潮流和悬沙特征的分析，提出建设胜利油田油港是可行的，这一结论得到了石油部的采纳。该港建成后运行良好，1997年又进一步扩建，对黄河三角洲的发展起了重要作用。他将历史文献与现代科技成果结合，阐明人类活动与自然因素对黄河和黄河三角洲发育与发展的影响，指出地区经济发展所应遵循的规律，对黄河海港建设及黄河三角洲开发提出具体意见，得到当地政府及胜利油田领导的高度评价。1999年，他撰文讨论黄河下游整治及黄河断流问题，根据多年实地考察及对大量资料的综合分析，认为要改善黄河下游环境及黄河断流，必须采取多种措施，这一意见受到国内学术界的广泛重视。
先生十分重视学科交叉，在84岁高龄，又将自然地理、海岸科学及其他相关科学交叉结合，开拓长江三角洲可持续发展研究。1996—1997年，他与严东生院士共同主持“长江三角洲可持续发展咨询项目”，提出尽快建设太仓港为上海国际航运中心的副港，以上海港为主港，以浙江北仑港和江苏太仓港为副港建设上海国际航运中心的战略建议，被地方政府部门所采纳。据江苏省计经委和交通厅研究估算，太仓港的投产从2010年起每年可节约苏锡常腹地至海港间集装箱陆上运费8.7亿元，还可节约港口建设费用25亿元。
改革开放以后，先生在国际学术交流中十分活跃。1978年，应美国科学促进会的邀请，参加了中国代表团赴美国访问，这是“文化大革命”后中美科学界间的第一次大型交流，访问了世界著名的Scripps海洋研究所等学术机构。1986年夏，接受美国Fulbright基金会邀请到美国讲学一年，主要在西伊利诺斯州立大学讲授中国地理课程，同时也到美国许多大学和研究所做学术报告及参观访问。1982年和1987年，出席了分别在瑞士苏黎世和美国伍丝霍尔海洋研究所举行的第一、二届国际古海洋学会议。1989年，出席了联合国海洋环境保护科学委员会在曼谷举行的“海平面上升与三角洲沉降”国际学术讨论会。1992年秋，出席了在瑞典哥德堡市举行的国际海洋研究委员会全体会议。
先生在地理学多个领域的杰出成就已成为一个榜样，激励着后人不断追求地理科学的创新。