1985 yılında İstanbul Üniversitesi İktisat Fakültesi'nin maliye bölümünden mezun oldu. Daha sonra aynı fakültede doktorasını tamamladı ve ardından İstanbul Üniversitesi Siyasal Bilgiler Fakültesi'nde araştırma görevlisi olarak akademik hayata başladı. 2016 yılında olağanüstü hâl sürecinde 675 sayılı kanun hükmünde kararname ile üniversiteden ihraç edildi.[3]
Sezai Temelli, 25'inci yasama döneminden itibaren milletvekili olarak Türkiye Büyük Millet Meclisi üyesiydi. Kasım 2015 seçimlerinde seçilemedi. Haziran 2018'deki genel seçimlerde tekrar milletvekili seçildi.
Selahattin Demirtaş ve tutuklu bulunan diğer Kürt milletvekili ve siyasetçilerin serbest bırakılması çağrısında bulundu ve 4 Mayıs 2018'de Temelli'nin pasaportuna el konularak yurtdışına çıkması yasaklandı.