Sami El-Boustani obtient un Master en physique théorique de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en 2005. Après l’obtention d’un second Master en science cognitives effectué à l’Ecole Normale Supérieure de Paris en 2006, il entame un  doctorat en neurosciences au sein du Centre national de la recherche scientifique (CNRS, France). Il obtient ainsi un doctorat de l’Université de la Sorbonne en 2010. Entre 2011 et 2015, il effectue un premier séjour post-doctoral aux États-Unis, au Département Brain and Cognitive Sciences du MIT. C’est là qu’il effectue ses recherches portant sur les fonctions des interneurones du cortex visuel primaire ainsi que sur les mécanismes de plasticité in vivo. De retour en Suisse, il poursuit son travail post-doctoral au sein du Brain Mind Institute de l’EPFL. Il s’intéresse alors aux circuits du cerveau de la souris qui sous-tendent la prise de décision basée sur la perception tactile. En 2018, lauréat d’un subside Eccellenza du FNS, il est nommé professeur assistant au Département des neurosciences fondamentales de la Faculté de  médecine de l’UNIGE en septembre 2019. Ses recherches portent sur l’intégration multisensorielle et la prise de décision chez la souris.