塞韋羅·奧喬亞出生於西班牙的Luarca。他的父親是一個律師和商人，在他7歲時逝世，他母親帶著他搬到了馬拉加，他在那裡一直呆到高中畢業。受1906年諾貝爾獎獲得者聖地亞哥·拉蒙-卡哈爾的影響，他對生物學很有興趣。1923年，他進入馬德里大學醫學院，希望能與卡哈爾一起工作，但是卡哈爾退休了。1929年，他以優秀成績獲得了碩士學位。1931年他與卡曼·加西亞·科維安（Carmen Garcia Cobian）結婚，他們沒有孩子。
1938年之前，他在很多地方與不同的人共事。比如奧托·邁爾霍夫將他任命為位於海德堡的馬克思·普朗克醫學研究所（Max Planck Institute for Medical Research）研究助理，他在那裡工作了一年。1938年到1941年期間，他是牛津大學的研究助理。之後他到了美國，再度在很多大學擔任不同的工作。 1942年，他在紐約大學醫學院得到了研究的職位，並於1945年成為生物化學助理教授，1946年成為藥理學教授，1954年成為生物化學教授，之後成為生物化學系主任。
1956年他加入美國國籍，1959年，因在核糖核酸的合成的貢獻而獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
之後他繼續研究蛋白質生物合成和核糖核酸複製，直到1985年。1979年，他獲得美國國家科學獎章。1985年後，他回到西班牙，為西班牙科學機構和科學家提供建議。1993年，他逝世於馬德里。
