En 1967 se licenció en Ciencias Químicas y se doctoró en Ciencias Bioquímicas en 1971 en la Universidad Complutense de Madrid. Entre 1971 y 1979 primero, ayudó como Profesor Auxiliar, Profesor Adjunto, Profesor Agregado y por último como Catedrático en Bioquímica en la Universidad Complutense de Madrid y en la de Santiago de Compostela.

También es licenciado en Dirección de Empresas, por el IESE de Madrid.

Entre 1967 y 1979 trabajó en las siguientes instituciones: Laboratorios de investigación de ICI-Pharmaceuticals División, Laboratorios de Investigación de SHELL, Laboratorios del Physikalish-Chemisches Institute of Basel University (Suiza), Departamento de Química Biológica de la Washington University of St. Louis, Missouri y en el Institute de Biologie Physico-Chimique de la Foundation Edmond de Rothschild de Paris, Francia.

Dr. Fernández-Sousa tiene más de 90 publicaciones y patentes en el área de la bioquímica, antibióticos, anti-tumorales y biología molecular.

De 1979 a 1985 el Dr. Fernández-Sousa, trabajó en Antibióticos, como Director de Investigación. Durante este periodo, estuvo como responsable de todos los proyectos y personal de investigación de Antibióticos, S.A., incluyendo los proyectos de DNA recombinante, y de screening de nuevos antibióticos.

Fue miembro de los Consejos de Administración de Antibióticos, de Penibérica, de Biolys, de ICI-Farma, de Pescanova, de Transfesa, de Cooper–Zeltia, de ICI-Zeltia y del Banco Guipuzcoano.

Desde 1985 el Dr. Fernández es Presidente del Consejo de Administración de Zeltia y en 1986 fundó PharmaMar, una compañía de biotecnología líder en el descubrimiento y desarrollo de fármacos de origen marino; de la que también es Presidente del Consejo de Administración. En 1990, fundó Genomica, compañía biotecnológica dedicada al análisis de DNA, con aplicaciones en diagnóstico molecular e identificación forense. En 2000 fundó Noscira, compañía bio-farmacéutica centrada en la investigación y desarrollo de fármacos novedosos para el tratamiento y prevención de enfermedades del Sistema Nervioso. También es Presidente de Genomica, Noscira y Sylentis. Es Presidente de ASEBIO desde Junio 2008 y Presidente de la Fundación BANKINTER para la Innovación desde Abril 2009. En 2009 fue investido Doctor Honoris Causa por la Universidad Antonio de Nebrija y es Premio Nacional de Biotecnología 2009.