De família jueva benestant i d’un elevat nivell cultural, es graduà en medicina a la Universitat de Torí l’any 1936, però el 1938 es veié impedida d’exercir a causa de les prohibicions imposades als jueus per Mussolini en el camp professional. Com a alternativa, establí a casa seva un petit laboratori, on començà a estudiar el desenvolupament cel·lular en embrions de pollastre. Durant la Segona Guerra Mundial visqué en semiclandestinitat amb la seva família.
Doctor en filosofia i lletres, en l’especialitat de psicologia, per la Universitat de Barcelona, en fou professor de primatologia i etologia (1976-87), assignatura que introduí per primera vegada en una Universitat de l’Estat espanyol. S’inicià en l’etologia i l’antropologia inicialment per la via autodidacta durant la seva estada a Guinea Equatorial entre els anys 1940 i 1969, on va començar les seves recerques de camp, que el van portar a ser considerat una de les primeres autoritats mundials en l’estudi dels primats en estat natural, dels amfibis i d’algunes aus africanes.
Filla de Rosa Sensat i Vila. Estudià per mestra i després ciències naturals a la Universitat de Barcelona. Exercí la docència com a professora de ciències naturals a la Universitat de Barcelona i a diversos instituts d’ensenyament mitjà de Catalunya, entre els quals l’Institut Escola, i a Madrid. Fou directora de l’institut Infanta Isabel de Barcelona (1966-74). Escriví Natura I (1969) i Natura II (1970), entre altres obres.
El 1960 obtingué un màster per la Universitat de Wisconsin-Madison i es doctorà l’any 1963 per la Universitat de Califòrnia Berkeley. Casada amb l’astrofísic Carl Sagan (1957), desenvolupà la seva tasca docent i de recerca a la Universitat de Boston (1966) i al Massachusetts Institute of Technology des del 1988. Fou també professora invitada en diverses universitats dels EUA i a l’estranger.
Doctorat en química a la Universitat d’Illinois (1969), treballà amb J.D. Watson a Cold Spring Harbor de 1971 a 1974, que passà al Massachusetts Institute of Technology on, com a director del centre de recerca sobre el càncer (1985-91) i, des del 1991, cap del departament de biologia, dugué a terme investigacions sobre la divisió dels gens que el 1993 li valgueren la concessió del premi Nobel de medicina, que compartí amb R. Roberts.
Llicenciat en medicina per la Universitat de Pavia (1944), inicià l’activitat científica a l’Institut Seroteràpic de Milà (1945-48), d’on fou director de recerca (1950-57) després d’una estada al departament de genètica de la Universitat de Cambridge (1948-50).
Es doctorà en biologia el 1974 a la Universitat de Yale. En 1975-78 treballà a la Universitat de Zuric i del 1978 al 1981 dirigí el Laboratori Europeu de Biologia Molecular de Heidelberg. Des del 1981 és cap del departament de biologia molecular de la Universitat de Princeton. Compartí el premi Nobel de medicina i fisiologia del 1995 amb C.Nüsslein-Volhard i E.Lewis pels seus descobriments sobre el control genètic del desenvolupament embrionari.
Llicenciat en estudis catalans per la Universitat de Perpinyà, es doctorà en geografia per la Universitat Autònoma de Barcelona (2001). Professor titular del departament de geografia i de l’Institut de Ciència i Tecnologia Ambientals de la UAB, ha estat director del Museu Monogràfic del Montseny, és director de l’Observatori de Seguiment de la Biodiversitat de la Tordera i assessor del Centre de Biodiversitat d’Andorra i del Consell Assessor pel Desenvolupament Sostenible.
Estudià a la Universitat de Minnesota i a l’Institut de Tecnologia de Califòrnia, on fou professor (1946-88). Doctor honoris causa per les universitats de Minnesota (EUA) i Umeaa (Suècia), també fou un estudiós de la bioestadística i la meteorologia. El 1995 rebé el premi Nobel de medicina i fisiologia, juntament amb Christiane Nüsslein-Volhard i Eric F. Wieschaus, pels seus treballs en biologia bàsica i pels coneixements aportats sobre el control genètic del desenvolupament embrionari.