Sheldrake studierte in Cambridge Biologie und Biochemie, später an der Harvard University Philosophie. An der Universität Cambridge promovierte er 1967 in Biochemie, lehrte am dortigen Clare College und war bis zum Jahr 1973 Forschungsleiter für Biochemie und Zellbiologie. Er befasste sich während seines siebenjährigen Stipendiums am Clare College in Cambridge sowie bei der Royal Society mit der holistischen Tradition in der Biologie, führte Forschungen zur Entwicklung von Pflanzen und zur Zellalterung durch und formulierte die Theorie der von ihm so genannten morphischen Felder, seine Grundlage der Hypothese eines Gedächtnisses der Natur.