Feza Gürsey, 7 Nisan 1921’de askeri doktor Ahmet Reşit Gürsey ile Türkiye Cumhuriyeti'nin öncü bilim kadınlarından kimyager Remziye Hisar'ın çocukları olarak İstanbul’da doğdu.

Anne - babasının çocuklarının eğitimi üzerine titizlikle eğilmesi ve küçük yaşta İstanbul aydın çevresinin içinde yer alma şansı bulmuş olması, Gürsey'in genç yaşlardan başlayarak çok yönlü ve sanata düşkün kişiliğininin oluşmasını sağladı.

Galatasaray Lisesi'ndeki eğitimini 1940 yılında tamamladı. 1944 yılında da İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi Matematik – Fizik Dalı'ndan mezun oldu. İstanbul Üniversitesi’ndeki fizik asistanlığı sırasında M.E.B. tarafından yapılan sınavı kazanarak İngiltere’de Imperial College’da doktora yapma imkanını elde etti.

1950'de Kuaterniyonların alan teorisine uygulanmaları konusunda yaptığı çalışması, onun için de yaşam boyu sürecek bir araştırma ilgisinin odak noktası oldu.

Feza Gürsey, 1950 - 1951 yılları arasında Cambridge Üniversitesi'nde doktora sonrası çalışmalar yaptıktan sonra 1951'de İstanbul Üniversitesi'ne fizik asistanı olarak tayin edildi. 1952'de kendisiyle birlikte fizik asistanlığı yapmakta olan Suha Pamir ile evlendi.

1953'de İstanbul Üniversitesi’nden doçent ünvanını aldı. 1954 - 1961 yılları arasında öğretim üyeliği boyunca Türk bilim tarihinin ilk ve son Teorik Fizik Kürsüsü'nün temelini oluşturan iki öğretim üyesinden biri olarak kürsünün geleceğini hazırladı.

Aynı zamanda 1957 - 1961 yılları arasında Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda, Princeton Üniversitesi'nde İleri Araştırma Enstitüsü'nde ve Columbia Üniversitesi'nde araştırmalar yaptı. Feza Gürsey'in bu dönemi onun bilimsel açıdan en verimli dönemlerinden biri olmuş, bu sırada ona hayatının sonuna kadar hayranlık duyan ve onu destekleyen Nobel Fizik Ödülü sahibi Wolfgang Pauli , atom bombasının babası olarak bilinen J.R. Oppenheimer, Nobel Ödülü sahibi fizikçiler olan E. Wigner, T.D. Lee ve C.N. Yang ile tanışmış, onlarla dostluklar kurmuştu.

1961'de sağladığı uluslararası üne ve önünde açılan yurtdışı prestijli iş olanaklarına rağmen Türkiye'ye döndü ve ODTÜ’nün sunduğu profesörlük ünvanını kabul ederek "Odtü Teorik Fizik Bölümü'nün kurulmasında önemli bir rol üstlendi.

1960'lı yıllarda "Kiral Bakışım Kuralı"nı ortaya koyarak uzay - zaman bakışımı çalışmalarının genişletilmesine ön ayak olan Gürsey, "Kuantum renk dinamiği kuramı" çevçevesinde çalışmalara imza attı.

1974 yılına kadar ODTÜ'de öğretim üyeliği görevine devam eden Feza Gürsey, sayısız öğrenci yetiştirdi ve etkin bir araştırma grubu kurdu. 1974'de Yale Üniversitesi'nde kürsü başkanlığına getirildi. Feza Gürsey, 1992 yılında ABD'nin New Haven kentinde dünyaya gözlerini yumdu.