1940'ta Galatasaray Lisesini bitiren Gürsey 1940-44 arasında Istanbul Universitesi Fen Fakültesinde (İÜFF) fizik öğrenimi gördü. Daha sonra Ingiltere'ye gitti ve 1950'de Londra Universite'sine bağlı imparatorluk bilim ve teknoloji yüksek okulu'nda doktora çalışmasını tamamlayarak Türkiye'ye döndü.
1951'de İÜFF'ye genel fizik asistanı olarak giren Gürsey, 1957'de ABD'ye giderek Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda ve 1958-60 arasında Princeton Universite si'nde araştırmalar yaptı.1960-61 yıllarında konuk yardımcı profesör olarak Columbia Universite' sinde dersler verdi. Ve daha sonra Türkiye'ye dönerek 1961'de Orta Doğu Teknik Universitesi'nin(O.D.T.Ü) Teorik Fizik Bölümü' nde Profesör oldu. 1963'te yeniden ABD'ye giden Gürsey 1963-67 arasında Yüksek Araştırma Enstütüsü'nde ve Yale Universite'sinde konuk profesör olarak dersler verdi. 1974'te O.D.T.Ü'den ayrılarak Yale Universitesi'ne geçti. Ve 1977'de Josiah Willard Gibbs adına kurulan kürsünün profesörlüğüne atandı.
Feza Gürsey kuramsal fizik alnındaki çalışmalarını atom çekirdeğini oluşturan parçacıklar arasındaki temel etkileşmelerin ve bu parçacıkların iç yapısının incelenmesi üzerinde yoğunlaştırdı. Temel parçacıkların spinlerini inceledi. 1960'ta SU(2) X SU(2) bakışım grubunun lineer olmayan gösterimlerini geliştirdi. 1964'te Italyan fizikçi Radicati ile birlikte çalışarak, çekirdek kuvetlerinin, spin ve izospinin yanısıra Gell-Mann ve Neeman'ın önerdiği SU(3) grubunda etkin olan acayiplik'ten de bağımsız olduğunu ifade eden SU(6) bakışım grubunu ortaya attı. 1974-76 arasında M.Günaydın ile birlikte yaptığı çalışmalarda o güne değin fizikte bulunmayacağı sanılan ayrıcalıklı grupların belirleyebileceği bakışımları araştıran Gürsey, kromodinamik ve elektromagnetik etkileşme yapan renkli kuvarklar ile zayıf(süresi 10 saniyeden uzun) ve elektromagnetik etkileşme yapan elektron, müon ve notrinolar gibi leptonları biraraya toplayan bileşik bir E6 grubunun içerdiği oktonyon cebrinin renk dinamiğiyle ilgisi olduğunu gösterdi. 1976'da da bu grubun bir bileşik grup olabileceğini önerdi. Gürsey'in bu çalışmaları 1968'de TUBİTAK Bilim Ödülü, 1977'de Oppenheimer Ödülü,1979'da Einstein Madalya'sı, 1981'de New York Akademisi'nin Morrison Ödülü, aynı yıl İstanbul Universitesi'nin madalyası ve onur doktorluğu unvanını ve 1987'de Grup kuramı vakfının Wigner madalyasıyla ödüllendirilmiştir. 1992 yılına kadar kaldığı Yale'de işgal ettiği kürsüyü ise Gibbs, Onsager ve Lamb gibi Nobel Ödüllü kişilerle paylaşıyordu. Ancak Gürsey, yine de sık aralıklarla Türkiye'ye dönüyor ve buradaki bilimsel aktivitelerinden vazgeçmemekte direniyordu.
"Türkiye'ye gelişlerinde çeşitli üniversitelerde seminerler veriyordu. Nisan'da vefat etti; ondan önceki Aralık'ta Türkiye'deydi. ODTÜ'de, Bilkent'te, Edirne'de seminerler verdi. Yani o kötü hastalığına rağmen, ölmeden dört ay önce buralarda gezdi. Öleceğini biliyordu. Bunun için de kafasındaki bütün problemleri tamamlamak ihtiyacı içerisindeydi. Bir ara konuşurken 'bu yıl on tane yayın yapabildim,' dedi. Bu Feza'nın tavrı değildi. Ortalama yılda dört-beş yayın yapardı; problemlerini, biten yayınlarını senelere dağıtırdı," diye anlatıyor Prof Gürses.