1992年本科毕业于武汉大学病毒学及分子生物学系,并考入中国药品生物制品检定所攻读硕士,期间主要从事人巨细胞病毒感染早期诊断剂盒的研制和病毒类疫苗的质检工作。1997年赴美,于2003年在美国University of Massachusetts School of Medicine 获博士学位后,又于2003年赴 New York University School of Medicine/Howard Hughes Medical Institute 的Dan Littman教授实验室进行博士后研究,主要从事利用模式小鼠模型进行自身免疫性疾病致病机理的基础研究。2008年6月在美国麻萨诸塞州发起成立Biocytogen生物技术公司,带领团队研发出多个基因剔除,基因嵌入模式小鼠品系,这些品系正被全球上百个实验室应用。其研究成果也在包括《Nature》、《 Nature Immunology》、《 Immunity》 等顶尖杂志上发表。沈月雷博士具有将近20年的免疫学、分子生物学与基因剔除类模式动物制备和研究经验。2009年11月,发起成立了北京百奥赛图基因生物技术有限公司并担任公司的首席科学家。