1973 yılında Robert Koleji'nden mezun olduktan sonra, 1978'de State University of New York at Albany'den, jeolog olarak mezun oldu ve yine aynı üniversitede, 1979'da yüksek lisansını bitirdi.

1993 yılında Türkiye Bilimler Akademisi'nin en genç kurucu üyesi oldu ve akademi konseyine seçildi. Aynı yıl TÜBİTAK Bilim Kurulu üyesi oldu. 1994 yılında Rusya Doğa Bilimleri Akademisi üyeliğine, Fransız ve Amerikan jeoloji dernekleri şeref üyeliğine seçildi. Ayrıca kendisine Fransız Fizik Cemiyeti ve École Normale Supérieure Vakfı tarafından Rammal Madalyası verildi. Şengör 1997 yılında, Fransız Bilimler Akademisi tarafından yerbilimleri dalında büyük ödül (Lutaud Ödülü) ile taltif edildi. 1998 Mayıs ayı içerisinde Şengör, Collège de France'da misafir profesör olarak bir kürsü işgal etti. Burada "19'uncu yüzyılda tektoniğin gelişmesine Fransız jeologlarının katkısı" konulu bir ders verdi ve 28 Mayıs 1998'de Collège de France'ın madalyasını aldı. 1999'da Londra Jeoloji Cemiyeti kendisine Bigsby Madalyasını tevcih etti. 2000 yılının Nisan ayında Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi yabancı üyeliğine seçilen ilk Türk oldu.[2] Rusya Bilimler Akademisi'ne Fuad Köprülü'den sonra seçilen ikinci Türk'tür. Ayrıca 2013 yılında Leopoldina Doğa Araştırıcıları Akademisi üyeliğine seçilmiştir.

Şengör, jeoloji ve tektonik konularında 6 kitap, 175 bilimsel makale, 137 tebliğ özeti, pek çok popüler bilim makalesi, tarih ve felsefe ile ilgili de iki kitap ve 300’e yakın deneme yazısı yayımlamıştır. ABD, Rusya, Avrupa ve Almanya'nın bilimler akademisine üye olan Şengör'ün yayımlanmış 1826 makalesi vardır ve bu makalelere 12658 atıf yapılmıştır. Bunların 1997-1998 yılları arasında Cumhuriyet Bilim Teknik dergisindeki "Zümrütten Akisler" köşesinde çıkmış olanları Yapı Kredi Yayınları tarafından 1999'da "Zümrütnâme" başlığı altında kitaplaştırılmıştır.

Fransa, Birleşik Krallık, Avusturya ve Amerika Birleşik Devletleri'nde misafir öğretim üyesi olarak çalışmalarda bulunan Şengör, Collège de France dışında Birleşik Krallık'ta Oxford (Royal Society Araştırıcı bursuyla), ABD'de California Institute of Technology (Moore Distinguished Scholar olarak) ve Avusturya'da Salzburg Lodron-Paris Üniversitesi'nde misafir profesörlük yapmıştır. Şengör ayrıca pek çok uluslararası dergide editör, yardımcı editör ve yayın kurulu üyeliği yapmıştır ve yapmaktadır.

Celal Şengör, ileri seviyede İngilizce, Fransızca ve Almanca bildiğini beyan etmekle birlikte; Felemenkçe, İtalyanca, Portekizce, İspanyolca ve Osmanlı Türkçesini okuyabildiğini de söylemiştir.