Genzel học vật lý tại Đại học Freiburg và Đại học Bonn, nơi ông thực hiện bằng Tiến sĩ vào năm 1978[4] và cùng năm đó, ông làm luận án Tiến sĩ về thiên văn vô tuyến tại Viện Max Planck về Thiên văn vô tuyến.[4] Sau đó, ông làm việc tại Trung tâm Vật lý Thiên văn Harvard-Smithsonian ở Cambridge, Massachusetts. Sau đó, ông là Nghiên cứu sinh của Miller từ năm 1980 đến năm 1982, đồng thời là Phó Giáo sư và Giáo sư chính thức tại Khoa Vật lý tại Đại học California, Berkeley từ năm 1981. Ông trở thành Thành viên Khoa học của Max-Planck-Gesellschaft vào năm 1986, và là giám đốc của Viện Max Planck về Vật lý ngoài Trái Đất ở Garching và giảng dạy tại Ludwig-Maximilians-Universität München, nơi ông là Giáo sư danh dự từ năm 1988.[4] Kể từ năm 1999, ông cũng được bổ nhiệm làm Giáo sư Toàn diện tại Đại học California, Berkeley.[4] Ông cũng là người trong hội đồng tuyển chọn cho Giải thưởng Shaw về thiên văn học.[5]