十九世紀三四十年代曾任北平國立藝術專科學校講師，並執教於京華美術學校。解放後，1951年入北京中國畫研究會，任理事，1958年任北京中國畫院畫師，為中國美術家協會會員。六十年代初曾在河北美術學院、魯迅美術學院和民族學院授課。

擅長工筆人物畫。興趣廣泛，愛好京劇和民間戲曲。藝術上慕唐宋畫風，又受民間壁畫及民間戲曲藝術影響。長於歷史人物畫。1962年曾赴雲南西雙版納寫生，繪人物肖像和雲南風光多幅。《荀灌娘突圍救父》藏於中國歷史博物館；其他傳世作品有《畫龍點睛》、《吹簫引鳳》等。所繪人物畫編為《榮寶齋畫譜》之29。吳光宇是北京傳統派人物仕女畫的突出代表之一。

他雖然師承徐燕孫，但取材較集中於膾炙人口的歷史人物、文學形象、民神和嬰戲，輕雅意，重俗賞；造型每善於取法戲曲人物的身姿動態，講提煉，略誇張；師古除卷軸畫之外，亦多借鑑民間壁畫，富氣勢，有力量；衣紋在吳道子一派的基礎上，大膽吸收了南宋馬夏和明代浙派的縱肆筆法，既矯健，又流暢；設色亦強化了補色對比和白粉泥金的作用，亦絢麗，亦明快；繪景則在其兄的影響下變工為寫，頗覺瀟灑隨意，尤善在生紙作筆勢迭宕、工中帶寫的重彩人物，創造了更為雄麗灑脱也更為剛健婀娜的個人風格。代表作有《荀灌娘救父》、《淝水之戰》、《寶琴立雪》等。他亦善連環畫，作品有《張羽煮海》等，晚年曾去西雙版納，所作山水小品亦有一定生活氣息。

吳光宇的工筆重彩人物畫細麗纖媚，格調豔雅，在人物衣褶描繪上借鑑了古代壁畫的傳統，尤其是色彩調配豔而不俗，磊落大方。吳光宇的畫作，在借鑑古代傳統的基礎上自出新意，洗去鉛華，畫中略去背景，以突出主體人物。仕女造型秀美、神態生動，彷彿一切都沉靜在美妙的簫聲之中，達到了畫意、樂聲、形象的和諧統一。