Sperry studerte ved Hall High School i West Hartford, Connecticut, hvor han var en av stjernene i flere forskjellige idretter, og gjorde det godt nok faglig til å vinne et stipend ved Oberlin College. På Oberlin, var han kaptein på basketball-laget, og i tillegg spilte han baseball og fotball. Han fikk sin bachelorgrad i engelsk i 1935 og sin mastergrad i psykologi i 1937. Han fikk sin Ph.D. i zoologi fra University of Chicago i 1941, under ledelse av professor Paul A. Weiss. Sperry ble deretter tildelt ett postdoktorstipend sammen med Karl Lashley ved Harvard University.
Han forlot Harvard i 1946 til fordel for jobben som amanuensis, og senere som førsteamanuensis, ved Universitetet i Chicago. I 1952 ble han sjef ved Seksjon for nevrologiske sykdommer og blindhet ved National Institutes of Health. I 1954, aksepterte han en stilling som professor ved California Institute of Technology (Caltech), hvor han fremførte noen av sine mest berømte eksperimenter med en av hans daværende studenter Michael Gazzaniga.
I 1949 giftet Sperry seg med Norma Gay Deupree. De hadde en sønn, Glenn Michael, og en datter, Janeth Hope. På samme tid som han ble tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin, led han av en alvorlig form av sykdommen Kuru og som da var i fremskredent stadium. Han hadde fått denne sykdommen som ung hjerneforsker gjennom kontakt med noen av den menneskelige hjernene som han hadde brukt under sine forskningseksperimenter [trenger referanse].
