İstanbul Üniversitesi Veteriner Fakültesi’nden 1987 yılında mezun oldu ve aynı yıl Dölerme ve Sun’i Tohumlama Anabilim Dalı’nda araştırma görevlisi olarak çalışmaya başladı. 1992 yılında TÜBİTAK tarafından desteklenen tez projesi ile doktora eğitimini tamamladı. Almanya – Hannover Veteriner Fakültesi, Reprodüksiyon Enstitüsü’nde 1993 ve 1994 (TÜBİTAK-DFG bursu ile) yıllarında üreme biyoteknolojisi konusunda çalışmalarda bulundu. 1996 yılında yardımcı doçent, 1997 yılında doçent unvanını kazandı. 2003 yılında kendi alanında ilk kadın profesör oldu. 2004-2007 yılları arasında Fakülte Kurulu Üyeliği, 2007-2010 yılları arasında TÜBİTAK – Tarım Orman Veterinerlik Araştırma Grubu Yürütme Komitesi Üyeliği, 2016-2018 yılları arasında İstanbul Üniversitesi Senato Üyeliği yaptı.
2008 yılında Türk Veteriner Hekimleri Birliği Bilim Ödülü’nü kazandı. Yoğun akademik çalışmalarının yanında, çocuklara bilim farkındalığı oluşturmak amacıyla birçok ilkokul, ortaokul ve lisede öğrencilere davetli konuşmalar yaptı.
Ülkemizde ilk in vitro yöntemle üretilmiş kuzuların (2000), ilk klon canlıların (2007), ilk transgenik tavşan ve kuzuların (2013) üretildiği projelere başkanlık yaptı.
Halen İstanbul Üniversitesi – Cerrahpaşa Veteriner Fakültesi Dölerme ve Sun’i Tohumlama Anabilim Dalı’nda profesör olarak çalışan Sema Birler, evli ve bir çocuk annesidir.
