Bà Hoàng Xuân Sính sinh năm 1933, người làng Cót, Từ Liêm, Hà Nội, nay thuộc phường Yên Hòa, quận Cầu Giấy, Hà Nội.
Giáo sư toán học Hoàng Xuân Sính xác định con đường theo đuổi Toán học khi vừa tốt nghiệp bằng tú tài 1 ở Trường cấp 3 Chu Văn An.
Năm 1951, bà được người cậu ruột đón sang học tại Trường ĐH Toulouse ở Pháp, bà chọn lấy bằng tú tài 2 về chuyên ngành Toán học.
Năm 1960, bà về nước, công tác tại khoa Toán, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, vừa giảng dạy vừa nghiên cứu khoa học.
Thời gian này bà đã viết luận án: “Lý thuyết Gr-phạm trù” dưới sự hướng dẫn của nhà toán học nổi tiếng người Pháp Alexander Grothendieck.
Năm 1975, bà sang Pháp bảo vệ luận án tiến sĩ tại Đại học Paris 7 thuộc hệ thống Đại học Sorbonne và nhận bằng nữ tiến sĩ toán học đầu tiên của nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa.
Năm 1980, bà được Hội đồng Chức danh Giáo sư Nhà nước trao chức danh giáo sư. Bà là nữ giáo sư toán học đầu tiên của Việt Nam.
