曹变蛟是曹文诏的侄子，年轻时候随从文诏出兵作战，积累军功做到游击军将。崇祯四年(1631)，从军恢复河曲。第二年在张麻村、陇安、水落城、唐毛山连续打败贼兵，又在铜川桥打败刘道江等贼将的队伍，勇冠三军。因为御史吴生生的推荐，被提升为参将。文诏移军驻守山西，变蛟随从他每战必胜。等文诏被改派镇守山西大同时，山西巡抚许鼎臣上书说：“山西的贼将紫金梁虽死，但老回回、过天星、大天王、蝎子块、闯塌天等首领还没有消灭。变蛟勇武过人，部下健将千百人，才能仅次于文诏，请把他留在山西吧！”朝廷听从了他的建议。
七年，贼军进入湖广，朝廷命令变蛟南下征剿。文诏被围困在大同，又命令他北上援救。七月在广武与大清兵相遇，立了战功。那年冬天，文诏出了事，被发配充军，变蛟也因病回家去了。
第二年，文诏被起用，外出征讨山西的贼兵，变蛟以原职随从作战。在金岭川大捷和真宁湫头镇激战中，变蛟都是军中的前锋。文诏在战斗中死去以后，变蛟招回失散的士兵，又编成一军。总督洪承畴推荐他做了副总兵官，隶属他的部下。变蛟和高杰在关山镇打败贼兵，追赶败兵三十多里。又与副将龙翟文、游击孙守法追击闯王高迎祥，同他在凤阳的官亭作战，斩获七百多首级。又与总兵左光先在乾州打败了高迎祥，迎祥中箭逃跑，部下被斩首的有三百五十多人。不久高迎祥从华阴南部的平原出发翻越崇山峻岭，乘夜间出袭朱阳关，光先作战失利，靠着变蛟冲锋陷阵，才得以不死。九年，变蛟在澄城打败闯王的将领，同光先等追到靖虏卫，转战在安定、会宁等地，抵达静宁、固宁，贼兵屡遭挫败。当年秋天，变蛟追击混天星等贼首，在蒲城打败了他们，贼兵向西逃往平凉、巩昌，变蛟又击败了他们。
十年二月，巡抚孙传庭部下的士兵许忠叛变，勾结贼将混十万打算进犯西安。变蛟正在外边追击过天星，听说这边发生叛乱急忙返回，叛兵于是逃走了。传庭这时已经杀了迎祥，他的同党过天星、混天星盘踞在洮州、岷州、阶州、文县的深山巨谷中。承畴派遣变蛟、光先以及祖大弼、孙显祖联合出击。四月十五日，官军进入山中，在郭家坝与贼兵相遇，天正下着大雨，各位将领竭力作战，贼兵死伤不计其数。后来因为粮食吃光他们只好率兵返回。九月，阶州陷落，变蛟与光先同时被扣发了俸禄。不多久被提升为都督佥事，担任临洮总兵官。这个时候，承畴和传庭一起发誓要消灭贼兵，传庭在东面作战，承畴在西面，东面的贼兵几乎全部被剿灭完了，在西面的贼兵又从阶州、成县出击西和与礼县。光先、显祖都没有立什么战功，只有变蛟降服了小红狼。剩余的贼兵逃窜到徽州、西当、成县、凤县一带，不敢大肆逞凶了。
十月，贼兵窥测到四川兵力空虚，就占领了宁羌州，分兵三路，连续占领了三十多个州县。承畴率领变蛟从沔县经过宁羌，翻过七盘、朝天两座山关，由于山高路窄，军马饥饿疲劳，年底才抵达广元，贼寇已经返回去陕西。变蛟等返回拦截，斩获五百多首级。
当时兵部尚书杨嗣昌创立了“四正六隅”的战略计划，限期三个月剿尽贼兵。十一年四月因为逾期未能消灭贼兵，对各级官兵遍行降罚，朝廷把变蛟、光先贬官三级，让他们戴罪办理剿贼事务。
贼兵再次进入陕西以后，他们的首领有一个号称六队的，同大天王、混天王、军管王四部联合向东进犯。混天星、过天星两支队伍仍然潜伏在阶州、文县两地，只有闯王李自成在三月里从洮州出兵西番。承畴命令变蛟同贺人龙追击他们，连续作战，共斩敌六千七百多首级。西番地面上缺少粮食，贼兵死亡很多。变蛟转战千里，身穿的铠甲有二十七个昼夜没有解下过。剩下的贼兵败逃到边塞上去了。大弼驻守洮州，扼防贼兵不够得力，给他们逃到岷州以及西和、礼县一带的山中。变蛟返回围剿，贼兵躲藏起来，不敢出战，只有六队的势力还很嚣张。六月，光先从固原出兵，贼兵已逃到陇州、清水。光先追到秦州，六队同争管王又逃到成县、阶州，被变蛟遏制住。他们的分支部队号称三队的及仁义王、混天王的贼群向光先投降了，而自成、六队及其同党祁总管避开陕西的官兵，又谋划进犯四川，副将马科、贺人龙挡住了他们。他们打算回到阶州、文县以及西乡一带，又害怕变蛟，于是逃到汉中去，路上又被光先遏制了，不能往前进。六队、祁总管都投降了，只有自成往东边跑掉。承畴命令变蛟穷追不舍，又在潼关南部的平原地带设下三支伏兵。变蛟追上贼兵，大声喊叫着挥刀就砍，三支伏兵又全部出动，贼兵尸体横七竖八地堆了一地。村民们也用大棒追击逃贼。自成的妻子、女儿都丢失了，带着七个骑兵逃离，其余的贼都投降了。当时变蛟的兵力最强，各军靠着他才坚不可摧。朝廷评定他在关中剿贼的功绩，提升他做了左都督。
十一月，京师戒严。朝廷召承畴去保卫京师，变蛟和光先跟随着他。第二年二月，他们抵达京师周围，庄烈帝派使者前来迎接、慰问，将士们都得到了赏赐。不久，变蛟在浑河开战，没有什么战功，又在太平砦的北面作战，获取了一点战果。等到戒严解除后，变蛟被留下来驻守遵化。他的部下都是陕西兵，因想念家乡，有许多逃亡的人，变蛟对他们加以追捕、斩杀后军心才安定下来。这时张献忠、罗汝才投降以后又再次反叛，陕西又开战了。总督郑崇俭请求让变蛟率兵西去，庄烈帝不答应，不久任用变蛟当了东协总兵官。
十三年(1640)五月，锦州告急，变蛟跟随总督洪承畴出关，驻守宁远。七月，同援剿总兵官左光先、山海总兵马科、宁远总兵吴三桂、辽东总兵刘肇基在黄土台以及松山、杏山遇上大清部队，双方互有伤亡，大清部队退后驻扎到义州。承畴打算让变蛟、光先、马科的部队进关来养精蓄锐，留吴三桂、刘肇基的部队在松山、杏山之间活动，假装着进攻的样子。后来又请求解除刘肇基的官职，让王廷臣取代了他；派遣光先西归，以白广恩接替了他。兵部讨论后都同意了他的意见。然后承畴又请求调遣附近的边防部队联合关内外将士十五万人以备防守。承畴的意见认为，军队出征军粮也应随行，一定要凑足一年的粮草然后才能讨论增加兵力。庄烈帝认为是这样，就下令有关部门迅速凑齐供给他。
朝廷召集宣府总兵杨国柱、大同总兵王朴、密云总兵唐通，要他们各自挑选部下的精兵前往增援。他们在十四年三月同变蛟、马科、广恩先后出关，加上三桂、廷臣等共八员大将，十三万士兵，马匹四万，一起驻扎在宁远。
承畴主张用兵要谨慎稳重，而朝廷的意见认为这么多部队凑来粮饷也不容易，应速战速决。职方郎张若麒前来催促承畴出兵。承畴考虑到祖大宽被围困已很长时间了，于是决定立即援救锦州。七月二十八日，各军停驻在松山，在西北的山岗上扎了营。多次出战，始终不能解围。八月，国柱战死，山西总兵李辅取代了他的职务。承畴命变蛟在松山的北面、乳峰山的西面共扎下七个军营，周围环绕着长长的战壕。不久听说我们太宗文皇帝亲自来督阵，这些战将非常害怕，等到出战时，接连吃了败仗，运送粮草的道路又被切断。于是王朴先趁夜逃走，唐通、马科、三桂、广恩、辅明也相继逃跑了。他们从杏山往南沿着海边，东到塔山，受到大清兵的阻击，淹死在海中的人不计其数。变蛟、廷臣听说失败的消息后骑马赶来松山，同承畴一起牢牢防守。三桂、王朴逃出后占据了杏山。过了几天，想回到宁远来，走到高桥遇上了埋伏，大败，只保全了自家性命而已。这次战役，官军先后丧失士兵共五万三千七百多人。从这以后锦州的包围圈更加收紧了，松山又被包围，什么增援部队都没有了。
九月，承畴、变蛟等率领所有的骑兵和步兵想突围出去，失败而回。他们又继续防守了半年，到第二年二月，副将夏成德给大清部队做内应，松山于是被打了下来。承畴、变蛟、廷臣以及巡抚丘民仰，旧总兵祖大乐，兵备道张斗、姚恭、王三祯，副将江翥、饶勋、朱文德，以及参将以下共一百多军官都被抓获、杀死，只有承畴与大乐没有被杀。
三月里，大寿就把锦州交出投降了。杏山、塔山也接连失守，京师受到很大震动。
后来，朝廷颁布诏书，赐予殉难的各位大臣以祭奠、安葬，让有关部门为他们建立祠庙。变蛟的妻子请求给予追赠、封荫，朝廷追赠他为荣禄大夫、太子少保，荫封后世子孙为世袭锦衣指挥佥事。