沈学础 1938年生于江苏省溧阳县。1958年毕业于复旦大学物理系，后到中国科学院上海技术物理研究所工作。1981年起任红外物理研究室主任。1985—1993年任中国科学院红外物理开放实验室主任、国家重点实验室主任。1986年晋升为研究员。1993年起任该实验室学术委员会主任；是该实验室主要创建人之一。担任多个国际学术团体与刊物的学术领导职务。1995年当选中国科学院数理学部院士。2001年起任复旦大学教授。

主要从事固体光谱和固体光谱实验方法等方面的科学研究和教学，并取得多项重要成果。提出并首先实现光调制共振激发谱、高压下调制吸收光谱、带间跃迁增强与诱发回旋共振，使一些弱固体光谱现象观测研究成为可能。发现半导体晶体中新一类局域化振动模，发展了固体中杂质振动的理论；发现半磁半导体中d电子和p电子态间杂化，首先测定塞曼杂化态波函数的混和与重组，将固体中微观杂化混和的实验与理论研究推进到新高度；最先观测到和测定了GaAs调制掺杂多层结构的量子化能级，实验揭示了这种结构确可形成超晶格和量子阱；将硅光热电离光谱灵敏度提高了1—2个数量级，成为超纯材料浅杂质研究检测的首选方法之一，发现硅中两个新施主中心和多条与杂质高激发态相关的新谱线。他关于InGaAs/GaAs中两类超晶格电子态共存、nipi结构光生载流子的长寿命、磁场下杂质电子—光学声子强耦合互作用等发现和研究结果，也有重要意义。因以上成果两次获国家自然科学奖，两次获中国科学院自然科学一等奖，以及其它多项成果奖励，并于1988年获“国家有突出贡献中青年专家”称号。

发表论文200多篇，并被国外同行广为引用，包括被编写入国外20多种专著、手册、教科书。著有《半导体光学性质》一书，并与其他著者合作，出版著作两本，编辑会议文集三册。已培养博士研究生30余名。

此外，沈学础还在红外物理国家重点实验室建设中取得成果，两次获国家“金牛奖”。