El Dr. Sánchez-Madrid realizó sus estudios de Licenciatura (1976) en la Universidad de Sevilla y de Doctorado (1979) en Ciencias en la Universidad Autónoma de Madrid. Inició su trayectoria investigadora en 1977, en el Centro de Biología Molecular abordando el estudio bioquímico y funcional de proteínas ribosómicas de organismos eucariotas, en el grupo del Dr. J. P. García Ballesta y David Vázquez.
En 1980 se trasladó a la Universidad de Harvard, al Departamento de Patología, y trabajó bajo la dirección del Dr. T. A. Springer en los mecanismos moleculares de la citotoxicidad de linfocitos T citotóxicos y los receptores implicados en los procesos de adhesión intercelular.
En 1985, comienza como Investigador Independiente en el Servicio de Inmunología del Hospital de la Princesa, donde ha dirigido un grupo de investigación sobre el estudio de los mecanismos moleculares que intervienen y regulan los procesos de adhesión, polarización, migración y activación leucocitaria. Su área de investigación se ha extendido en lo últimos años a las interacciones de linfocitos con el endotelio, activación de linfocitos y migración dirigida por quimioquinas, así como el papel de receptores de adhesión y activación, y de las células dendríticas en la iniciación de la respuesta inmune, la sinapsis inmunológica y la regulación de la respuesta inflamatoria.
Ha sido Gestor del Plan Nacional de Biomedicina (2001-1005), Presidente de la Comisión de Inmunología y Enfermedades Infecciosas del FIS (1998-2000) y Miembro del panel de evaluación del ERC (2007-2010). Tras un acuerdo con la Universidad Autónoma y el Hospital Universitario de la Princesa, de los que es Catedrático y Jefe de Sección de Inmunología, en Enero del 2007 entró a formar parte del CNIC.
