تخرَّج في كلية العلوم بجامعة عين شمس في القاهرة عام 1953، ثم حصل على درجة الدكتوراة من جامعة فلوريدا عام 1959. عمل باحثاً وزميلاً في جامعات ييل، وهارفارد، ومعهد كاليفورنيا التقني، ثم عمل بالتدريس في جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس من عام 1961 حتى عام 1994، وأصبح أستاذاً للكيمياء والكيمياء الحيوية في تلك الجامعة، وأستاذاً زائراً في الجامعة الأمريكية ببيروت، وجامعة جنوب فرنسا.
يُعدُّ البروفيسور مصطفى السيد واحداً من أبرز العلماء في العالم في مجال تطبيقات الوسائل الطيفية الجزيئية وتقنيات الليزر الحديثة لدراسة التحولات الحركية في الجزيئات الكيميائية والمجموعات الذريّة الغازيّة والأجسام الصلبة والأنظمة الحيوية، وتحولات الطاقة في مختلف الأنظمة الضوء – كيميائية. وهو في طليعة الباحثين في علوم النانو. اشتهر بقانون التنظير الطيفي المسمّى “قانون السيّد”، كما قام مع فريقه بتطوير تقنيات جديدة للتنظير الطيفي، واستخدام أمواج فائقة السرعة من أشعة الليزر لدراسة الخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد على مستوى النانو، والاستفادة من ذلك في مجالات علمية وطبية مختلفة.
نُشر له أكثر من 500 بحث علمي، وحرّر أو اشترك في تحرير عدد من الكتب المتخصّصة، وأشرف على أكثر من 35 طالب دكتوراة، و26 زميلاً لما بعد الدكتوراة، كما عمل في مختبره أكثر من 13 أستاذاً زائراً من مراكز علمية أخرى. وتقديراً لإنجازاته الرائدة، مُنِح جوائز وميداليات رفيعة، منها جائزة كبار العلماء من مؤسسة الكسندر فون همبولدت الألمانية. وانتُخب زميلاً بالأكاديمية الأمريكية للآداب والعلوم، وعضواً بالأكاديمية الوطنية الأمريكية للعلوم، وأكاديمية العالم الثالث للعلوم في تريستا، وجمعية الكيمياء وجمعية الفيزياء في الولايات المتحدة. رأس تحرير مجلة الكيمياء الفيزيائية؛ والمجلة الدولية للكيمياء الفيزيائية؛ علاوة على مشاركته في تحرير عدة دوريات وكتب علمية. و كان رئيساً للجنة الولايات المتحدة ولجنة الكيمياء الفيزيائية في الاتحاد العالمي للكيمياء البحتة والتطبيقية؛ وهيئة علوم الكيمياء والتقنية بالمجلس القومي للبحوث، ومستشاراً لدى المؤسسة الوطنية للعلوم، بالولايات المتحدة.
كتبت هذه السيرة الذاتية في عام استلامه للجائزة.