Semavi Eyice, 1923’te Kadıköy’de doğdu. İlköğrenimini Kadıköy Saint Louis ve Saint Joseph okullarında tamamladıktan sonra, 1943’te Galatasaray Lisesi’nden mezun oldu. Aynı yıl Arkeoloji ve Sanat Tarihi okumak üzere Almanya’ya gitti. 1944’de Viyana, 1944-45’de Berlin üniversitelerinde iki sömestr öğrenim gördü. İstanbul Üniversitesi Edebiyat Fakültesi Sanat Tarihi Bölümü’nden mezun oldu. Aynı yıl içinde bu bölüme asistan olarak atandı.
1950-53 yılları arasında Prof. Arif Müfid Mensel başkanlığnda Side’de yapılan arkeolojik kazılara katıldı. 1952’de “Side’nin Bizans Dönemine Ait Yapıları” başlıklı tezi ile Doktor, 1955 yılında, “İstanbul’da Son Devir Bizans Mimarisi” başlıklı tezi ile Doçent ünvanlarını aldı. 1958-59 yıllarında Alman hükümetinin Humboldt bursu ile Münih Üniversitesi’nde çalıştı. “İlk Osmanlı Devrinin Dini-İçtimai Bir Müessesesi: Zaviyeler” başlıklı takdim teziyle 1964 yılında Profesörlüğe yükseldi.
Fakültedeki derslerinden başka, yurt içinde ve dışında bilhassa Balkan ülkelerinde inceleme ve araştırmalar yaptı. Bu arada idari görevler de yüklendi; 1966-72 yıllarında üç dönem Fakülte Yönetim Kurulu Üyesi, 1972-74’de Üniversite Senatosu Üyesi seçildi. 1972-74 yıllarında üç ders yılı İstanbul’daki görevine ek olarak Ankara’da Hacettepe Üniversitesi’nde ders verdi. 1974’de Almanya’nın Bochum Üniversitesi’nde misafir öğretim üyesi olarak bir sömestir, 1976’da Paris’te Sorbonne ve Collége de France’da, İsviçre’nin Genève şehrinde birer sömestir ders ve İtalya’nın Ravenna şehrinde üç konferans verdi. Bunlardan başka Brüksel, Münih, Mainz, Münster, Berlin, Roma, Ravenna, Venedik, Ohri, Bükreş, Selanik, Belgrad ve Washington’da konferanslar verdi ve buralardaki uluslararası kongrelerde bildiriler takdim etti.
İlk yazısının yayınlandığı 1946 yılından bugüne, farklı dillerde 1000’i aşkın kitap, makale ansiklopedi maddesi ve araştırması basıldı. Halen baskıya hazır durumda üç, hazırlanmakta olan iki kitabı ve çeşitli araştırmalarıyla ilgili makaleleri vardır. 1958’den itibaren iki defa kısa aralıklarla 1998 yılına kadar Gayrimenkul Eski Eserler ve Anıtlar Yüksek Kurulu Üyeliği yaptı. Türk Tıp Tarihi Enstitüsü (1957), Alman Arkeoloji Enstitüleri (1968), Belçika Krallık Akademisi (muhabir 1974)’nin halen üyesi bulunmaktadır. Tübitak’ın bir yan kuruluşu olan Türkiye Bilimsel Araştırmalar Kurumu (TÜBA)’nun ilk defa verilen ödülünü 1997 yılında almıştır. Fransa hükümeti tarafından kendisine Légion d’Honneur nişanı verilmiştir. Yeni Yüksek Öğretim Kanunu ile idare ettiği kürsü artık kalkmış, fakat Edebiyat Fakültesi’nin Arkeoloji ve Sanat Tarihi Bölümü başkanlığı kendisine verilmiştir. 1990 yılında üniversiteden emekli olmuştur. İyi derecede Fransızca, Almanca, orta derecede İngilizce bilmektedir.
