1943-51 yılları arasında İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Şarkiyat Enstitüsü'nde, "İslami Bilimler ve Oryantalizm" alanında otorite sayılan Alman oryantalist Hellmut Ritter'in yanında öğrenim gördü.
Öğretmeninin bilimlerin temelinin, "İslam Bilimleri"ne dayandığını söylemesiyle bu alana yönelen Sezgin, 1951 senesinde İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi'ni bitirdikten sonra, Arap Dili ve Edebiyatı üzerinde doktora yaptı.
1954'te Arap Dili ve Edebiyatı Bölümü'nde, "Buhari'nin Kaynakları" adlı doktora tezini tamamlayarak doçent oldu. Bu teziyle o, hadis kaynağı olarak İslam kültüründe önemli bir yere sahip olan Buhari'nin, bilinenin aksine sözlü kaynaklara değil, "yazılı kaynaklara dayandığı" tezini ortaya attı. Bu yazılı kaynakların, İslam'ın erken dönemine; hatta 7. yüzyıla kadar geri gittiğini ortaya koydu. Söz konusu tez, Avrupa merkezli oryantalist çevrelerde hala tartışma konusudur.
Fuat Sezgin, 1960 cuntacılarınca, "Zararlı Profesör" safsatasıyla üniversiteden atıldı.
1961 senesinde, 36 yaşındayken Türkiye'yi terk etmek zorunda kaldı.
1960–61 yıllarında, Almanya'ya giderken yanına, kıyafetlerinin dışında, sadece iki bavul dolusu fiş ve belge alabildi. Önce Frankfurt Üniversitesi'nde misafir doçent olarak dersler verdi.
1966 senesinde profesör oldu. Bilimsel çalışmalarının ağırlık noktası, "Arap-İslam Kültürü" nün, "tabii bilimler tarihi alanı"dır.
1961 senesinde fişlerle başladığı çalışmaları, zaman ilerledikçe ona ün kazandırdı.
1978 senesinde "Kral Faysal" ödülünü kazandı. Bu vesileyle Arap dünyasının devlet adamlarıyla tanıştı ve aklından geçen büyük projeyi onlara aktarma imkanı buldu. Düşüncelerinin destek görmesiyle, Fuat Sezgin, 1982 senesinde, J.W.Goethe Üniversitesi'ne bağlı Arap-İslam Bilimleri Tarihi Enstitüsü'nü ve 1983'de de buranın müzesini kurdu. Bu Enstitü'nün, halen direktörlüğünü yürütmektedir.
Enstitü'ye bağlı olarak kurduğu müzede, Müslüman bilginler tarafından yapılmış aletlerin ve bilimsel araç ve gereçlerin, yazılı kaynaklara dayanarak yaptırdığı örneklerini sergilemektedir.
İstanbul Gülhane Parkı içindeki Has Ahırlar Binası'nda, Recep Tayyip Erdoğan tarafından açılan "İslam Bilim ve Teknoloji Tarihi Müzesi"yle, Türk insanı onu çok daha yakından tanıma fırsatı buldu. Müslüman bilim adamlarının buluşları, şuan Gülhane Parkı'ndaki "İslam Bilim ve Teknoloji Tarihi Müzesi"nde sergilenmektedir.
30.06.2018 tarihinde Bilimler Tarihi alanında dünyanın sayılı otoritelerinden birisi olan Profesör Fuat Sezgin Hoca vefat etti.
