Louis Fensterbank a enseigné à l'université Pierre-et-Marie-Curie avant d'être chargé de recherche au CNRS puis professeur à Sorbonne Université. Il a également été directeur du master de chimie de Paris-Centre et de l’Institut parisien de chimie moléculaire. Récipiendaire de plusieurs prix, dont la médaille d’argent du CNRS en 2017, il est depuis octobre 2023 professeur au Collège de France titulaire de la chaire Activations en chimie moléculaire.