1921 yılında İstanbul’da doğdu. Galatasaray Lisesi’nden sonra girdiği İstanbul Üniversitesi Fizik Bölümü’nden 1944 yılında mezun oldu. 1950 yılında University of London’dan uygulamalı matematik alanında doktora derecesi aldı. 1959-1961 yılları arasında Princeton University ve Columbia University’de çalışmalarını sürdürdü. 1961 yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Fizik Bölümü’nde profesör oldu. 1963-1964 döneminde Fulbright bursiyeri olarak Princeton University Institute of Advanced Studies’de kuramsal fizik (genel izafiyet ve temel parçacıklar) alanında araştırmalar yaptı. 1991 yılındaki emekliliğinin ardından Türkiye’ye dönen Gürsey bir süre Boğaziçi Üniversitesi’nde ders verdi. 1992 yılında ABD’de vefat etti.