Tsien, Cambridge Üniversitesi'nde doktora eğitimini 1977 yılında tamamlamıştır. Doktora öncesinde de Harvard Üniversitesi'nde okumuştur. 1981 yılına, California Üniversitesi'ne katılana kadar Cambridge Üniversitesi'nde araştırma görevlisi olarak çalışmıştır. California Berkeley Üniversitesi'nde bulunduğu süreçte profesör unvanını almıştır. 1994 yılında kendisine daha ileride Nobel ödülü kazandıracak olan Green Fluorescent Protein (GFP) üzerine araştırma yapmaya başlamıştır.[1]