北京大学民国9年（1920），超然考入天津南开中学读书，毕业后考入北京大学地质系。14年（1925）9月，加入中国共产主义青年团。10月，转为中国共产党党员。民国15年（1926）8月，白超然按照绥德师范校长、中共党员李子洲的指示，从北京大学肄业回到绥德师范任教。20年（1931）夏，重新回到北京大学复学，并兼任北京宏文中学训育主任。23年（1934）元月，从北大毕业。
29年（1940），白超然受共产党人李象九、任启明委托，创办白水建业、东原两个煤矿，自任建业煤矿经理兼总工程师，既实现了他实业救国的思想，也为党筹集了活动经费。在此期间，他对同官各私营和官办煤矿，通过周密调查，在组织管理、开采技术、运销经营、井下安全等方面，提出了多条改良意见。他在所写的调查报告中，就煤矿工人的悲惨生活向社会大声疾呼：“煤矿工人整天过着地狱生活，阳光不得见，空气不足用，已经算是世间最苦的人。想不到陕西煤矿工人所过的生活，更非世界其他处煤矿工人所能想象。工人学习没有不说，卫生设备没有不说，剥削工人工资不说，抬高工人食品价格不说，雇用未成年童工、令七十天日日夜夜不让上井，试问世界何处煤矿工人有此先例！陕西同官县各煤矿井下工人，通常是十余日一换班；陈家河煤矿则是七十余日一换班。凡有人心者，当见十三四岁之童工，七十余日后从井下上来，弯腰曲背，面无人色，甚至躺卧不能动作之惨情，无不为之伤心。这种牛马不如的非人待遇，完全应该禁止。”38年（1949），铜川解放前夕，白超然应聘任官办同官煤矿副矿长，他以此身份，通过串连当时的国民军驻军团长刘奉学（后起义），收缴了矿警队的0，并使其安全撤离矿山，把矿山保卫工作交给由他一手组织的工人护矿队负责。是年4月铜川解放时，煤矿设备无一受到损坏，完好地回到人民手中。
铜川解放后，白超然继续担任同官煤矿副矿长，与矿长马进一道管理矿务，组织生产，以多出煤炭的实际行动，支援正在进行的人民解放战争。当时，西安、咸阳等地尚未解放，煤炭无法大量外销，造成矿工生活困难。在人民政府的支持下，白超然向县贸易公司借粮借钱，发给职工以度难关。他还接收了同官煤矿理事会移交来的全部资产和人员，并且妥善地进行了处理安置。他及时果断地废除了封建把头制度，强调对矿山实行民主管理。1950年6月，受西北军政委员会工业部的委托，他先后动员在同官煤矿工作的7名高级工程技术人员分赴青海、甘肃、新疆等省工作，为开发大西北、发展社会主义矿业做出贡献。嗣后，白超然被调往兰州，在铁道部第一设计院工作。1981年6月，病逝于兰州。