Sanger se educó en la escuela Bryanston y más tarde obtuvo el título de Licenciado en Ciencias Naturales en el St John's College, Cambridge. Originalmente pensó en estudiar medicina, pero empezó a interesarse en bioquímica a causa de que algunos de los mejores bioquímicos del momento se encontraban en Cambridge en aquella época. Obtuvo su doctorado en 1943 y pasó a ser un investigador del Laboratorio de Bioquímica.

Descubrió la secuencia de las proteínas, en especial fue importante su descubrimiento de la secuencia de la insulina. También contribuyó a determinar la secuencia base del ADN.

Fue miembro de la Academia de Ciencias Francesa.

Sanger determinó la secuencia de los aminoácidos de la insulina en 1953. Al hacerlo, demostró que las proteínas tienen estructuras específicas. Empezó degradando insulina en pequeños fragmentos mezclando la enzima tripsina (que degrada la proteína) con una solución de insulina. Entonces aplicó un poco de la mezcla en una hoja de papel vegetal. Aplicó un disolvente al papel vegetal en una dirección, y una corriente eléctrica a lo largo del papel en la dirección contraria. Dependiendo de su solubilidad y su carga eléctrica, los diferentes fragmentos se trasladaron a posiciones distintas del papel, creando un patrón característico. Sanger llamó a estos patrones “huellas dactilares”. Como las huellas dactilares humanas, estos patrones se pueden emplear para identificar cada proteína. Reagrupó los pequeños fragmentos y realizó la secuencia de aminoácidos de cada uno para deducir la estructura completa de la insulina. Sanger concluyó que la proteína de la insulina tenía una secuencia precisa de aminoácidos. Este resultado le valió su primer Premio Nobel de Química en 1958.

En 1975 desarrolló el método de secuenciación de ADN, conocido también como método de Sanger.^[3]​ Dos años más tarde empleó esta técnica para secuenciar el genoma del bacteriófago Φ-X174, el primer organismo del que se secuenció totalmente el genoma. Realizó este trabajo manualmente, sin ayuda de ningún automatismo. Este trabajo fue base fundamental para proyectos tan ambiciosos como el Proyecto Genoma Humano, y por él se le concedió su segundo Premio Nobel en 1980, que compartió con Walter Gilbert.

A lo largo de su carrera, Sanger supervisó a más de diez estudiantes de doctorado, dos de los cuales también ganaron premios Nobel. Su primer estudiante de posgrado fue Rodney Porter, que se unió al grupo de investigación en 1947.^[4]​ Porter compartió más tarde el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1972 con Gerald Edelman por su trabajo sobre la estructura química de los anticuerpos.^[5]​ Elizabeth Blackburn estudió el doctorado en el laboratorio de Sanger entre 1971 y 1974.^[4]​^[6]​ Compartió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2009 con Carol W. Greider y Jack W. Szostak por sus trabajos sobre los telómeros y la acción de la telomerasa.^[7]​

En 1992 el Wellcome Trust y el Medical Research Council del Reino Unido fundaron el Sanger Centre (posteriormente se llamó Instituto Sanger) cerca de Cambridge, nombrado en su honor.

• Dr Frederick Sanger, Fellow de la Royal Society (18 de marzo de 1954–1963)
• Dr Frederick Orden del Imperio Británico (1963–1981)
• Dr Frederick Sanger, Order of the Companions of Honour (1981–11 de febrero de 1986)
• Dr Frederick Sanger, Orden de Mérito del Reino Unido (11 de febrero de 1986)
• Premio Nobel de Química de 1958
• Premio Nobel de Química de 1980
• Premio de la Association of Biomolecular Resource Facilities 1994

Sanger se casó con Margaret Joan Howe (no confundir con Margaret Sanger) en 1940. Ella murió en 2012. Tuvieron tres hijos: Robin, nacido en 1943, Peter, nacido en 1946, y Sally Joan, nacida en 1960.^[8]​ Dijo que su esposa había "contribuido más a su trabajo que cualquier otra persona al proporcionarle un hogar tranquilo y feliz".^[9]​

Sanger se retiró en 1983, con 65 años, a su casa, "Far Leys", en Swaffham Bulbeck a las afueras de Cambridge.^[4]​

Sanger dijo que no encontró pruebas de un Dios, por lo que se convirtió en agnóstico.^[10]​ En una entrevista publicada en el periódico The Times en el año 2000 se cita a Sanger diciendo: "Mi padre era un cuáquero comprometido y yo me crié como cuáquero, y para ellos la verdad es muy importante. Me alejé de esas creencias; es evidente que uno busca la verdad, pero necesita algunas pruebas para ello. Incluso si quisiera creer en Dios, me resultaría muy difícil. Necesitaría ver pruebas".^[11]​

Rechazó la oferta de ser nombrado caballero (knighthood), ya que no deseaba que se dirigieran a él como "Sir". Se le cita diciendo: "Un título de caballero te hace diferente, ¿no? y yo no quiero ser diferente". En 1986 aceptó ser admitido en la Orden del Mérito, que sólo puede tener 24 miembros vivos.^[9]​^[10]​^[11]​

En 2007, la Sociedad Bioquímica británica recibió una subvención del Wellcome Trust para catalogar y conservar los 35 cuadernos de laboratorio en los que Sanger registró sus investigaciones desde 1944 hasta 1983. Al informar sobre este asunto, Science señaló que Sanger, "la persona más autocomplaciente que se puede esperar conocer", pasaba su tiempo cultivando el jardín en su casa de Cambridgeshire.^[12]​

Sanger murió mientras dormía en el Hospital de Addenbrooke de Cambridge el 19 de noviembre de 2013.^[9]​^[13]​ Como se señala en su obituario, se había descrito a sí mismo como "un simple tipo que se metía en un laboratorio",^[14]​ y "académicamente no brillante".^[15]​

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• Interviews with Nobel Prize–winning scientists: Dr Frederick Sanger (en inglés), British Broadcasting Corporation, c. 1985 .. Sanger entrevistado por Lewis Wolpert. Duración 1 hora.

• Sanger Institute
• About Fred Sanger, biografía del Instituto Sanger
• Sobre el Premio Nobel de 1958
• Sobre el Premio Nobel de 1980
• Fred Sanger Documental de The Vega Science Trust
• National Portrait Gallery Archivado el 25 de octubre de 2008 en Wayback Machine.
• Autobiografía de premios Nobel 1958: Sanger (en inglés)
• Autobiografía de premios Nobel 1980: Sanger (en inglés)