Genç yaşta akademik hayata yönelen Sezgin, 1943’te İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi’ne girdi. Burada ünlü Alman şarkiyatçı Hellmut Ritter’in öğrencisi oldu. Ritter'in etkisiyle Arapça başta olmak üzere Farsça, Latince, Yunanca, Süryanice, İbranice gibi pek çok dili öğrenerek bilimsel araştırmalarının temelini attı.
1954 yılında “Buhârî’nin Kaynakları” adlı doktora çalışmasını tamamladı. Bu çalışma, hadis ilmi ve İslam bilim geleneği üzerine yeni bir çığır açması bakımından oldukça önemlidir. 1960 darbesi sonrasında üniversiteden uzaklaştırılan akademisyenler arasında yer alınca Almanya'ya gitti ve akademik kariyerine Frankfurt’ta devam etti.
1965’te Frankfurt Goethe Üniversitesi’nde profesörlüğe yükseldi. Burada ömrünü adadığı büyük projesini başlattı: İslam bilim tarihinin kapsamlı bir envanterini çıkarmak. Bu çalışmanın ürünü olan “Geschichte des Arabischen Schrifttums” (Arap-İslam Bilim Tarihi) isimli dev eser, 17 cilt olarak yayımlandı ve İslam medeniyetinin bilim dünyasına katkılarını sistematik şekilde ortaya koydu.
Fuat Sezgin, 1982’de Frankfurt’ta İslam Bilim Tarihi Enstitüsü’nü kurdu. Ayrıca enstitüye bağlı İslam Bilim ve Teknoloji Müzesi’nin kurulmasında öncü oldu. Burada İslam bilim insanlarının geliştirdiği astronomi aletleri, tıbbi cihazlar, coğrafya araçları, gemi modelleri ve mekanik düzeneklerin birebir çalışır kopyalarını yaptırarak, Müslüman bilim insanlarının dünya medeniyetine katkılarını somut biçimde görünür kıldı.
Eserlerinde ve konferanslarında özellikle şu gerçeğin altını çizdi: “Batı bilimi, İslam bilim mirası üzerine inşa edilmiştir.” Sezgin, Müslüman bilginlerin matematikten astronomiye, tıptan optiğe, coğrafyadan kimyaya kadar birçok alanda geliştirdikleri bilgilerin Avrupa'ya aktarılma sürecini sayısız belgeyle ortaya koydu.
Hayatı boyunca çok sayıda ödüle layık görülen Sezgin’e, Türkiye’de Cumhurbaşkanlığı Kültür ve Sanat Büyük Ödülü de verilmiştir. 30 Haziran 2018’de İstanbul’da vefat eden Fuat Sezgin, ardında benzersiz bir bilim mirası bırakmıştır. Bilim dünyasında, üretkenliği, titizliği ve İslam medeniyetinin bilimsel yönünü ayağa kaldırma çabasıyla saygıyla anılmaktadır.