Dzimis nelielā ciematā Redkombā, Glosteršīrā ārsta ģimenē. 1939. gadā ieguva bakalaura grādu Kembridžas Universitātē. Iesākumā gribējis studēt medicīnu, tomēr, tā kā tolaik Kembridžas Universitāte bija viens pasaules bioķīmijas centriem, pievērsās tai. 1943. gadā ieguva doktora grādu.
1955. gadā atklāja pilnu insulīna proteīnu sekvenci, par ko 1958. gadā ieguva Nobela prēmiju ķīmijā. 1977. gadā izstrādāja jaunu DNS sekvencēšanas metodi un ieguva pilnu bakteriofāga Phi X 174genomu — tas bija pirmais dzīvais organisms, kuram tika izpētīts genoms. Šis sasniegums ļāva sākt Cilvēka genoma projektu. Par šiem pētījumiem Sengers 1980. gadā kļuva par divkārtējo Nobela prēmijas laureātu.
Sengera vārdā nosaukts Sengera institūts Kebridžā, kurš viens no vadošajiem genoma pētniecības centriem pasaulē.