1946 yılında Mardin’in Savur ilçesinde doğdu. Okuma yazma bilmeyen ancak eğitime önem veren 8 çocuklu bir anne-babanın çocuğu olarak, ilk ve ortaöğrenimini Savur ve Mardin’de tamamladı. İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden mezun oldu. Doğduğu şehir Savur’da iki yıl doktor olarak çalıştı. ABD’de, Dallas Teksas Üniversitesi’nde doktorasını yaptı. 1977 yılında moleküler biyoloji dalında, DNA onarımı üzerine doktorasını tamamladı. Yale Üniversitesi’ndeki doçentlik tezini DNA onarımı üzerine yaptı. 1982 yılında UNC Chapel Hill’de Biyokimya ve Biyofizik alanlarında çalıştı. Burada da DNA onarımı, hücre dizilimi, kanser tedavisi ve “biyolojik saat” üzerinde çalıştı.
2015 yılılnda Nobel Kimya Ödülü’nü 3 bilim insanı ile birlikte kazandı. Nobel Kimya Ödülü’nü kazanan diğer isimler İsveçli Tomas Lindahl ve ABD’li Paul L. Modrich oldu. Aziz Sancar, Orhan Pamuk’tan sonra Nobel ödülü alan ikinci Türk oldu. Bu zamana kadar 300’e yakın makale ve 33 kitabı yayınlandı. Makalelerinden binlerce bilimsel yayında alıntı yapıldı. Amerikan Ulusal Bilimler Akademisi ve Türk Bilimler Akademisi üyesi oldu.
North Carolina Üniversitesi Tıp Okulu Biyokimya ve Biyofizik bölümünün öğretim görevlilerinden Gwen Boles Sancar ile evli. Eşiyle birlikte ABD’de Carolina Türk Evi’ni kurdu. Hala ABD’nin North Carolina-Chapel Hill’de North Carolina Üniversitesi Tıp Okulu Biyokimya ve Biyofizik bölümünde öğretim üyeliği yapmaktadır.
