1935'te başkonsolos olan babası Nüzhet Haşim Sinanoğlu'nun görev yaptığı İtalya'da dünyaya gelen; şarkıcı, yazar, çevirmen, oyuncu Esin Afşar’ın da ağabeyi olan Sinanoğlu, Ankara TED Yenişehir Lisesini birincilikle bitirdikten sonra tam burslu olarak ABD'ye gönderildi.
1956'da Kaliforniya Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü ile 1957'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsünü birincilikle bitirerek yüksek kimya mühendisi oldu.
Doktora ve doçentlik sürecinde gösterdiği üstün başarılar, Türkiye Cumhuriyetti tarafından çıkarılan özel kanunla profesörlük unvanını kazandırdı.
Kuantum mekaniğinin kurucularından Paul Dirac'ın üzerinde çalıştığı ancak çözemediği kuantum mekaniğinde Hilbert uzayının topolojisi ve içerdiği yüksek simetrileri problemini çözdü. Türkiye'de de kuramsal kimyanın gelişmesine öncülük etti.